2020年6月3
研究人员开发了一种新的易于使用的智能光学薄膜技术，该技术允许智能窗户设备根据周围的光照条件在透明和不透明状态之间自动切换。
本文提出的具有高度周期性网络结构的三维杂化纳米复合薄膜，通过实验证明了其高速和性能，使智能窗口能够量化和自调节其高对比度的光学透过率。作为概念的证明，一款基于移动应用程序的物联网(IoT)应用智能窗口设备已经实现，使用提出的智能光学薄膜，并成功扩展到3 × 3英寸的规模。这种高效、经济的技术在未来需要有源光传输调制的各种应用中有着巨大的应用前景。
用于智能应用的柔性光传输调制技术，包括隐私保护窗户、零能耗建筑和光束投影屏幕，近年来一直是人们关注的焦点。传统技术利用电、热或光等外部刺激来调制光传输，由于响应速度慢、不必要的颜色切换、耐久性、稳定性和安全性低，应用范围有限。
通过控制非周期性二维表面结构的光散射界面，如裂缝、褶皱和柱状结构的光密度通常较低，从而获得的光传输调制对比度也普遍较低。此外，由于光散射界面是暴露的，没有经过任何钝化处理，因此很容易受到外部破坏，可能会失去光传输调制功能。此外，表面随机存在的面内散射界面使得大面积调制均匀性较差。
韩国科学技术院(KAIST)的研究团队受到这些局限性的启发，利用了近场纳米模式(PnP)技术，有效地生成了高度周期性的3D杂化纳米结构。该团队由材料工程系的全锡宇教授和土木环境工程系的洪重旭教授领导。亚博网站下载亚博老虎机网登录以及原子层沉积(ALD)技术，该技术允许精确控制氧化物沉积和高质量制造半导体器件。
然后，该团队成功地生产了一个3 * 3英寸大小的大型智能光学薄膜，其中超薄氧化铝纳米壳在周期性3D纳米网络的弹性体之间插入。
这种具有高度周期性网络结构的“机械响应”三维混合纳米复合膜是目前世界上最大的智能光传输调制膜。该薄膜已被证明具有最先进的光学传输调制，在可见光波长高达74%，从90%的初始传输到16%的散射状态下的应变。它的耐久性和稳定性通过超过10000次的严酷的机械变形测试得到了证实，包括拉伸、释放、弯曲，以及在高达70°C的高温下放置。当使用这种薄膜时，智能窗户装置的透光率会在一秒内根据周围的光线条件自动调整。通过这些实验，确定了发生在非均匀界面中的光学散射现象的物理基础。他们的研究结果发表在《高级》杂志网络版上亚博老虎机网登录4月26日。韩国科学技术院(KAIST)申钟和教授组和新罗大学沈英锡教授组也参与了该项目。
韩国科学技术院(KAIST)材料科学与工程博士候选人、该研究的共亚博网站下载同作者赵亚博老虎机网登录东辉(Donghwi Cho)说:“我们的智能光学薄膜技术，通过相对简单的工作原理，能耗和成本低，可以更好地控制高对比度的光学透过率。”
“当应用这项技术时，只需将薄膜粘贴到传统的智能窗户玻璃表面，而不更换现有的窗户系统，即可实现快速切换和均匀着色，同时确保耐用性、稳定性和安全性。此外，它广泛应用于可伸缩或可滚动设备，如用于波束投影屏幕的壁挂式显示器，也将满足美学需求。”他补充说。
这项工作得到了韩国国家研究基金会(NRF)、韩国科学、ICT和未来规划部(MSIP)和科学和ICT (MSIT)的支持。亚博老虎机网登录
来源:https://www.kaist.edu/kr/