[发明专利]一种对可见光和近红外光透过率分段调控的温控调光膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可见光和近红外光透过率分段调控的智能温控调光膜，所述调光膜包括高分子网络骨架、具有近晶相至胆甾相相转变的液晶分子和二氧化钒纳米粒子，所述高分子网络骨架包括含有网孔的高分子基体，所述网孔内部有垂直排列的高分子网络；所述液晶分子分散在高分子网络骨架内部；所述骨架和所述液晶分子之间分散有二氧化钒纳米粒子。本发明利用相变液晶分子的相转变实现对可见光透过率的调控，利用二氧化钒纳米粒子的相转变实现对近红外光透过率的调控。同时薄膜内部的高分子网络骨架赋予了两片基板之间良好的粘结强度，有利于实现薄膜的大面积辊对辊加工。所制备的薄膜在建筑节能、汽车车窗等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于功能性液晶材料技术应用领域，具体涉及一种可见光和近红外光透过率分段调控的智能温控调光膜及其制备方法。

背景技术

在炎热的夏季，强烈的太阳光的辐射能是导致室内温度过高的主要原因，为营造舒适的室内环境，空调等制冷设备的运行消耗了大量的电能。数据表明，在全社会的三大能耗中，建筑能耗占到总能耗的30％以上。

利用智能窗膜来代替传统的室内门窗，可以有效的实现太阳光辐射能的合理利用，对于缓解夏季室内温度过高，进而减少建筑能耗具有重要的作用。众所周知，太阳光的辐射能主要集中于可见光和近红外光两个波段，其中可见光波段大约占据太阳光辐射能的50％，而近红外光波段大约占据太阳光辐射能的47％。因此，合理的调节近红外光和可见光的透过率是智能窗膜实现太阳光辐射能的关键。

在目前智能窗膜技术中，重要分为电控和温控智能窗膜两类。其中，电控智能窗膜主要采用电致变色技术，但是目前基于三氧化钨等材料的电致变色膜造价十分昂贵，还无法实现在建筑领域的应用，而且，电致变色膜需要人为的通电来调控薄膜的光学性能，无法像温控智能窗膜一样，可以自动感知外界温度的变化，实现薄膜光学性能的调控。智能温控膜技术主要基于一些相变材料，如二氧化钒或相变液晶材料。这类材料在低于或高于相变温度时，可以显著的改变薄膜的光学性能，以实现太阳光辐射能的智能调控。但是，二氧化钒的调控波段主要集中于900nm～1500nm的近红外波段，对于可见光的调控无能为力；而相变液晶材料则主要可以调控可见光的透过率，无法实现对近红外光的调控。

发明内容

为了实现可见光可近红外光透过率分段调控的智能调光膜的制备，本发明的一个目的在于通过将液晶/聚合物复合材料与二氧化钒纳米粒子进行结合，提供了一种可见光和近红外光透过率分段调控的智能温控调光膜，该智能温控调光膜在通常状态下呈透明状态，当外界温度高于或低于薄膜内部二氧化钒纳米粒子的相变温度时，薄膜自动调节其近红外光的透过率；当外界温度高于或低于薄膜内部液晶材料的相变温度时，薄膜自动调节其可见光的透过率。

本发明的另外一个目的在于提供上述智能温控调光膜的制备方法。

本发明提供的可见光和近红外光透过率分段调控的智能温控调光膜，所述调光膜包括高分子网络骨架、液晶分子区域和二氧化钒纳米粒子，所述高分子网络骨架包括含有网孔的高分子基体，所述液晶分子区域为由近晶相至胆甾相相转变的液晶分子构成，所述网孔内部有垂直排列的高分子网络；所述液晶分子分散在高分子网络骨架内部；所述高分子网络骨架和所述液晶分子之间分散有二氧化钒纳米粒子。

作为上述技术方案的一个较好的选择，所述高分子网络骨架由可聚合单体通过分步聚合而成。