近日，我校材料科学与技术学院沈应中教授和胡晓玉教授与南京大学王乐勇教授课题组合作，提出了将两种功能差异性基团的性能进行正交组装的研究策略，实现了不同有机功能基团所特有的优良性能的正交组装，成功构筑了不仅可以有效调控太阳光辐射能的输入，而且可以根据室内环境需求进行冷/暖色调切换的超分子智能窗材料。相关研究成果以“Warm/cool-tone switchable thermochromic material for smart windows by orthogonally integrating properties of pillar[6]arene and ferrocene”（全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-03827-3）为题发表在Nature子刊Nature Communications上（影响因子12.353）。
随着全球经济的快速发展，城市化和工业化的发展不断推进，能源危机与全球气候变暖等问题日益加剧。因此，能源的合理使用、节能环保产品的开发在科学界受到广泛的关注。智能窗不仅能够动态调节太阳辐射能透过率，而且能在节约能源消耗的同时，给人们提供舒适的室内环境。在智能窗的制备过程中，功能材料起着至关重要的作用。传统的智能窗材料往往局限于单功能化，仅能用于调节太阳辐射能的透过率，但对冷/暖色调的调控研究却很少涉及。鉴于不同色调能够对人们的情绪产生很大的影响，因此，开发一类较为理想的冷/暖色调可转换的温致变色智能窗材料，既能保留传统材料对太阳辐射能的调控功能又能改善人们的情绪，具有非常重要的潜在应用和开发前景。
基于上述思考，该研究首次基于不同功能的正交一体化策略，将乙二醇修饰的柱[6]芳烃（EGP6）的热响应性（温致变色效应）与氧化还原诱导的二茂铁/二茂铁鎓离子基团之间暖色与冷色之间可逆转换（色调转换效应）的性质正交一体化于一个功能体系中，成功制备了冷/暖色调可转换的温致变色材料。基于EGP6与二茂铁的主-客体作用，他们将二茂铁侧链修饰的聚丙烯酰胺聚合物凝胶（Fc-gel）浸泡在EGP6水溶液中，得到了显著溶胀且高度透明的水凝胶（Fc-gel∙EGP6）。该水凝胶中，因二茂铁基团在氧化还原刺激下能够在橘色和绿色之间可逆转换，由此制备的智能窗材料便具有冷/暖色调转换的功能。更重要的是，这种透明的Fc-gel∙EGP6水凝胶不管是在暖色调还是在冷色调下都继承了EGP6优异的温度响应性能，使其成为一种优良的温致变色材料，可以调节太阳辐射能量的透过率，营造更加舒适的室内环境。这种冷/暖色调可转换的温致变色智能窗材料成功地为不同性质的正交一体化策略提供了应用实例，同时该策略也为新型功能化材料的开发提供了新方法。
上述智能窗材料能够满足空间结构节能采光系统对光线响应的调控需求，在民用和航空航天领域相关新型材料方面都具有潜在的应用价值。该研究得到科技部重大研究计划、国家自然科学基金和德国洪堡基金的资助。
