哈工大能源學(xué)院帥永教授團(tuán)隊(duì)突破快速隱身及智能光控難題

　　近日，能源學(xué)院帥永教授團(tuán)隊(duì)在快速隱身及智能光熱調(diào)控領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了仿生熱致相態(tài)轉(zhuǎn)變與力致形貌轉(zhuǎn)變耦合調(diào)控全維度(頻率、空間與角度)熱輻射特性新機(jī)制。相關(guān)成果以《用于全工作溫度下同時(shí)實(shí)現(xiàn)智能太陽(yáng)透射和可見(jiàn)光快速隱身的仿生微圖案熱致變色水凝膠》(《Bio-inspired micropatterned thermochromic hydrogel for concurrent smart solar transmission and rapid visible-light stealth at all-working temperatures》)為題，發(fā)表于《自然》(Nature)雜志旗下的國(guó)際權(quán)威光學(xué)期刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》(Light：Science & Applications，2024年影響因子20.6)。
 

　　熱致變色水凝膠具有隨溫度變化而自動(dòng)改變太陽(yáng)光譜透射特性的功能，可實(shí)現(xiàn)智能太陽(yáng)光熱調(diào)控，在節(jié)能領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。然而，現(xiàn)有的熱致變色水凝膠只能通過(guò)溫度(熱)刺激來(lái)調(diào)控其對(duì)太陽(yáng)光譜的透射特性，因此僅在高溫條件下表現(xiàn)其可見(jiàn)光隱身(VLS)的能力。此外，VLS的響應(yīng)時(shí)間高達(dá)180秒。
 

　　為解決上述問(wèn)題，受魷魚(yú)皮膚內(nèi)色素細(xì)胞和虹膜細(xì)胞的快速且同步調(diào)控的光學(xué)調(diào)控機(jī)制啟發(fā)，帥永教授團(tuán)隊(duì)提出了一種新型微圖案熱致變色水凝膠(MTH)，以實(shí)現(xiàn)全工作溫度下的智能太陽(yáng)光熱調(diào)控和快速VLS的并行調(diào)控。團(tuán)隊(duì)提出的MTH同時(shí)具有兩種不同的光學(xué)調(diào)控模式，分別為水凝膠材料自身光學(xué)性質(zhì)的改變和水凝膠表層光學(xué)散射行為調(diào)控，可分別通過(guò)溫度刺激和壓力刺激實(shí)現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)的MTH可在三種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換(如下圖所示)，允許單個(gè)MTH單元根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)智能太陽(yáng)光熱調(diào)控和快速VLS。在狀態(tài)1中，因?yàn)槭艿綁毫Υ碳ぃ琈TH的表面形貌發(fā)生變化，太陽(yáng)光直接穿透MTH，MTH具有高透明度。在狀態(tài)2中，壓力被釋放，MTH的表面微觀結(jié)構(gòu)將太陽(yáng)光散射到各個(gè)方向，從而MTH表現(xiàn)出低透明度，使被MTH保護(hù)的目標(biāo)難以察覺(jué)。在狀態(tài)3中，MTH在溫度刺激下發(fā)生體積相態(tài)轉(zhuǎn)變，太陽(yáng)吸收率升高，因此MTH在高溫下可以遮擋陽(yáng)光。
 

　　哈工大為論文第一通訊單位。哈工大能源學(xué)院博士畢業(yè)生梁華旭、張?chǎng)纹綖檎撐牡谝蛔髡?，哈工大威海校區(qū)王富強(qiáng)教授和香港中文大學(xué)龍祎(Long Yi)教授為論文通訊作者。帥永教授為論文共同作者和哈工大科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。哈工大全媒體(張又元 王富強(qiáng) 文/圖)
 

仿生熱致相態(tài)轉(zhuǎn)變與壓力致形貌轉(zhuǎn)變耦合調(diào)控全維度熱輻射特性新機(jī)制示意圖