智能窗散射调控技术研究进展与应用思考

doi:10.7527/S1000-6893.2024.31844

Abstract

Abstract:

With the growing demand for light and thermal environment control， scattering-type smart windows have become a research hotspot due to their advantages of fast response and low energy consumption. We systematically examine the research progress of scattering-type smart window technology， analyzes its application potential in lighting regulation and thermal management， and discusses future development directions. Current research shows that scattering control technology can be classified into two major categories： surface scattering and volume scattering. Surface scattering， through microstructure design combined with mechanical stress， electric field， and photothermal response strategies， can achieve a transmittance regulation range of 30%-40% with millisecond-level response. Volume scattering， represented by polymer-liquid crystal systems， offers advantages such as low driving voltage， rapid response （millisecond level）， and high light transmittance， though durability and cost still need optimization. Current technology faces technical bottlenecks including insufficient scattering efficiency， poor environmental stability， and difficulties in large-scale fabrication. Therefore， future research should focus on material performance optimization， development of multifunctional composite regulation mechanisms， and breakthroughs in large-scale manufacturing processes to promote the application of this technology in building energy conservation， transportation safety， and aviation.

Key words: smart window, scattering control, light and thermal management, smart surface, hydrogel, liquid crystal, surface scattering, volume scattering

CLC Number:

V244.4

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Figures/Tables 20

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材料类型	散射类型	刺激-响应模式			光学调控性能			热管理性能					文献
材料类型	散射类型	刺激方式	条件	响应时间	可见光波段总透过率T_T/%	可见光波段规则透过率T_lum/%	雾度H/%	太阳光谱平均透过率T_sol/%	太阳光谱平均透过率变化ΔT_sol/%	近红外波段透过率T_NIR/%	室内温度降低/℃	其他	文献
弹性体类	表面散射	机械拉伸	75%形变		80~90	85→5				20→60			‍［174］
		电场	6 000 V	2 s		80→10	2.5→40.0						‍［84］
		温度	70 ℃	4 h			磨砂玻璃状不透明态→透明态						‍［88］
水凝胶类	体积散射	温度	29.0~34.5 ℃	400 s		85→0	7.5→30.2	<0.8					‍［175］
		温度	25~28 ℃	120 s		87.37→0.30	低雾度→高雾度		69.65		12.3	ε_{8-13 μm}=0.962	‍［176］
		温度	24~43 ℃	500 s		83→透明状态	低雾度（<9.87）→高雾度		>81		13	节能计算：夏季9.23 MJ/m³；冬季3.64 MJ/m³	‍［177］
		温度 & 光照	32 ℃	910 s		91.2→0.3		82.6→0.8		72.0→1.0	9.3（夏季）		‍［178］
		温度	27.4 ℃			73.6→15.7			53.6	15.0→2.3	7		‍［179］
		温度 & 电	32 ℃ & 0.6 A			84→63			75.7				‍［151］
		湿度	60%	10 min		98.30→55.16			54		7.2		‍［152］
	体积散射 & 表面散射	温度 & 压力	40 ℃ & 10 N			19→86	93→<10	77→16			8（相对于普通Low-E玻璃）		‍［173］
PSL⁃C类	体积散射	电压	100 V & 100 Hz			85.30→1.51							‍［156］
		电压	40 V			78.5→10.0						T_IR：42.6%→51.9%	‍［157］
		电压	6 V	毫秒级								T_{550 nm}：92%→20%	‍［180］
		电压	40 V	毫秒级			3.5→98.0					T_{550 nm}：96.8%→10.1%	‍［181］
		温度	33~41 ℃		80→20								‍［162］
PDL⁃C类	体积散射	电压	21.3 V	毫秒级		5→80	从高散射状态到高透光状态						‍［182］
PDL⁃C类		电压	18 V	毫秒级		80→0							‍［183］

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Research progress and application perspectives on smart window scattering control technology

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