MXene/PVA/PNIPAM复合水凝胶智能窗的相变热响应与光热调控性能研究

摘要

围绕相变调温型智能窗对建筑围护界面热管理效率的提升需求，研究以PVA/PNIPAM双网络水凝胶为基体，引入二维MXene构建复合水凝胶智能窗体系，系统考察其微观结构、热学转变、光学调制及模型窗热管理表现。结果显示，MXene的加入没有破坏基体，约33℃附近的热响应区间却改善了传热与热管理能力；当MXene含量由1wt%提高至4wt%时，复合体系热导率由1.82 W·m-1·K-1提升至2.74 W·m-1·K-1。光学结果表明，材料在常温下仍保持较好的透光能力，而高温相变后可见光与太阳能透过率同步下降，表现出较强的动态遮蔽能力。综合透光、遮热和结构稳定性后，3wt%样品在性能均衡性上更具优势，其25℃时的可见光透过率为81.22%，40℃时降至27.44%，模型腔体峰值温度控制在49.4℃。研究表明，MXene/PVA/PNIPAM复合水凝胶能够通过吸光升温、相变触发、散射增强、透热降低的连续过程实现稳定调温，为相变储热方向的智能窗材料设计提供了实验依据。