科技的发展促进了工业化规模的提升,但这也同时加剧了化石能源的消耗,由此产生的废气加剧了温室效应。全球气候温差大使得人们更依赖于调温电器,增加了能量消耗。因此,研究新型节能建筑材料、构建新型节能材料结构,对于减少能量消耗不仅具有重要的学术意义,还有着重要的实际应用价值。在节能建筑材料中,节能窗因其具有被动散热和辐射热管理等优点,备受研究者们的关注。因为太阳光辐射是直接影响室内温度的首要因素,而节能窗能够直接对太阳辐射能量进行调控、不需要消耗额外的能源。目前主要的节能窗研究均侧重于在可见光波段调控太阳辐射,虽然有明显的调控效果,但牺牲了人眼视觉范围内的可见度,不适用于日常生活需要。而太阳光在红外波段具有和可见光波段相当的辐射能量。因此,本文基于无机材料以及结合部分有机材料,着重于构建有序结构,主要研究了节能窗装置的光学性能,研究内容主要有以下三个部分:(1)氧化锌纳米棒/银杂化膜的制备及其红外性能研究以氧化锌为原材料,通过种子溶液法、旋涂煅烧法以及水热法,构建具有有序阵列结构的氧化锌纳米棒,采用简单方便的银镜反应在其表面负载银纳米颗粒。所制备的氧化锌纳米棒/银杂化膜涂层在可见光波段展现出62%的透射率以及在中红外波段具有高达90%的反射率。在相同光照条件下,与透明石英玻璃片相比,该涂层可将温度有效降低5℃。(2)兼具抗反射、自清洁和辐射冷却功能的二氧化硅@二氧化钛/氧化锌(STZO)叠层膜的制备及其红外性能研究先是采用悬浮聚合法制备二氧化硅纳米球,再在二氧化硅纳米球外部包裹二氧化钛构建核壳结构。以前面制备的有序阵列结构的氧化锌纳米棒作为基底层,二氧化钛包覆的二氧化硅核壳结构作为上层构建叠层膜。与氧化锌纳米棒涂层相比,STZO叠层膜可将可见光波段的透射率提高16.67%,具有明显的抗反射作用,且在紫外波段仅有4.9%的透射率,可以减少紫外辐射。STZO叠层膜在紫外光照射下可在3 h内将有机物完全分解,在太阳光照射下将有机染料逐渐分解,具有良好的自清洁效果。与空白石英玻璃相比,STZO叠层膜在红外波段的反射率可达55.4%,且通过水加热实验可以看出STZO叠层膜可以将水温降低4.5℃,有效的实现辐射冷却,减少能源消耗。(3)面向全波段热管理的温敏性水凝胶杂化膜的制备及其红外性能研究采用自由基聚合法制备聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)水凝胶,通过溶剂热法制备银纳米棒。以PNIPAm水凝胶为基础,通过接枝丙烯酸树脂以及掺杂不同浓度的银纳米棒。本实验设计了四种含有不同浓度银纳米棒的水凝胶装置,其中样品SIV对太阳光调控能力最强,可高达59.20%,且经过20次可逆相转变循环后数值仍几乎保持不变。在同等光照条件下,含有PNIPAm-丙烯酸/银纳米棒水凝胶夹层的智能窗装置与透明石英玻璃片装置相比,可有效降低温度12.7℃,且冷却后温度保持接近。并且与已经报道的其他相转变材料相比,本实验中的PNIPAm-丙烯酸/银纳米棒水凝胶既有较高的可见光透射率,又有较高的太阳光调控能力,且在红外波段也有明显的调控效果,说明本材料是作为智能窗材料构建的有力候选者。