AEnM：“智能”窗：基于电\热\力\光致变色技术和集成器件

玻璃窗与我们的生活息息相关，但你想象过可以自主变色的“智能”玻璃窗吗？

下一代玻璃窗被寄以“智能”的愿景。“智能”窗是一种可以动态地改变其光学性质，实现亮度，透明度，或者光能调节。该技术有望广泛地运用于功能玻璃市场，比如节能玻璃，隐私玻璃，汽车\飞机玻璃，眼镜等。在过去几年中，科研人员们正积极地致力于“智能”窗的研究和开发，该方向发展迅速。目前国内外已经有数家企业关注并投资该技术。

最近，南洋理工大学龙祎（Long Yi）课题组，南洋理工大学李佩诗（Lee Pooi See）课题组，和北卡罗莱纳州立大学尹杰（Yin Jie）课题组合作，作梳理了过去几年智能窗领域的发展，作者们根据不同控制手段(刺激-响应性)，将目前研究进展主要分为四类：电致变色，热至变色，力致变色，和光致变色。在此综述里，作者们概括了每个类别智能窗的最新进展，着重讨论了功能变色材料，器件设计，和性能增强。除此之外作者们还讨论了该技术的集成化进展，比如与储能器件，纳米发电机，执行器，太阳能电池等的集成系统。最后分享了他们对于该领域未来发展的见解。

虽然该技术在过去几年中取得一定成果，但其广泛市场化运用还面临以下主要3个问题：

1）高成本，有研究表明，用于住宅或者商用建筑节能窗，市场可接收的回报周期大约为12-22年，并且需要考虑其维护保养成本。

2）耐用性，市场化的智能窗需要非常经久耐用，这对材料和智能窗的结构设计本身有很高的要求，这方面的需要更多的研究和探索。

3）节能效果，目前研究领域还没有完全统一的标准去评价不同种类的玻璃窗，比如热致变色领域主要是使用透光率（Tlum） 和 太阳光调制能力（∆Tsol）来做评价，而电致变色领域主要考虑太阳光得热系数 （solar heat gain coefficient），除此之外，通过玻璃窗的热量传递，薄雾效应（haze effect）也应该被考虑其中。

考虑到市场的多样性，多功能智能玻璃窗也是非常有前景的发展反向，包括：多种刺激-响应模式的智能窗，智能窗与储能\太阳能电池系统的结合，自清洁\除冰等。除此之外，探索新形式的刺激-响应智能窗也是非常吸引人的一个方向，比如湿度响应等。 最后，作者们认为智能窗领域是一个交叉性非常强的学科。除了节能，透明度，亮度调节，未来的集成化智能窗也被赋予更多期望，比如收集，储存太阳能，传感，甚至娱乐系统。希望通过这篇综述对之前的发展的梳理，推进该领域之后的快速发展。

相关论文以题为 “Smart Windows: Electro‐, Thermo‐, Mechano‐, Photochromics, and Beyond” 发表在Advanced Energy Materials(DOI：10.1002/aenm.201902066) 上。