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“智能玻璃”研究或为燃料电池研发提供新思路

盖世汽车

图1

(图源:科罗拉多州立大学官网)

“智能玻璃”是一种节能产品,在汽车、建筑和飞机窗户上都能找到它的身影。但是,智能玻璃通常需要几分钟才能达到暗沉状态,而且长时间在明暗之间反复循环,也会降低着色质量。据外媒报道,科罗拉多州立大学(Colorado State University)的化学家们,通过更好地了解智能玻璃在纳米尺度下的工作原理,提出纳米级智能玻璃设计方法,或将提高智能玻璃的变色速度和耐用性。

该校研究生Colby Evans和化学系助理教授Justin Sambur等人,研究的是“电变色”智能玻璃,其工作原理是利用电压驱动锂离子,进出氧化钨透明薄膜。Evans 说:“你可以把它想象成一个可透视电池。”典型的氧化钨智能玻璃板,从透明到完成变色,需要7-12分钟。

研究人员重点研究电致变色氧化钨纳米颗粒,它的宽度比人类的头发小100倍。实验显示,单个纳米粒子的着色速度,比相同粒子构成的薄膜快四倍。这是因为,薄膜中纳米颗粒之间的界面会捕获锂离子,减缓着色行为。随着时间的推移,材料的性能也会下降。

为了证明他们的观点,研究人员使用亮场透射显微镜,观察氧化钨纳米颗粒如何吸收和散射光。在制作“智能玻璃”样品时,他们不断改变样品中纳米颗粒材料的数量,随着纳米颗粒的增加,观察它们之间的相互接触,以及着色行为的变化。然后,他们使用扫描电子显微镜测取纳米颗粒的高分辨率图像,涵盖长度、宽度和间距,从而得知有多少颗粒聚集在一起,又有多少分散开来等等。

在实验结果基础上,研究人员提出,如果制造以纳米颗粒为基础的材料,并使粒子保持最佳间距,避免离子被捕获,有可能提高智能玻璃的性能。这种方法也可用于指导电池、燃料电池、电容器和传感器的应用研究。

来源:盖世汽车

本文地址:https://www.d1ev.com/news/jishu/95545

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