Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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SYNTHESIS AND APPLICATION OF LIGHT MANAGEMENT WITH THERMOCHROMIC HYDROGEL MICROPARTICLES
Intelligent control of solar transmission through windows promises to reduce energy consumption for thermal comfort in buildings. However, the ability of current smart windows to regulate solar gain based on tunable extinction of phase-change materials is not optimum. A thin-film thermochromic device based on tunable light scattering of hydrogel microparticles of prescribed diameters is reported. In the study, poly (N- isopropylacrylamide)-2-Aminoethylmethacrylate hydrochloride (pNIPAm-AEMA) microparticles are synthesized, with low phase transition temperature ~32 °C. Notably, the average size of pNIPAm-AEMA particles can vary from 1388 nm at 25 °C to 546 nm at 35 °C, leading to unprecedented infrared transmittance modulation of 75.6%, in agreement with the numerical simulation based on Mie theory. A high luminous transmittance of 87.2% is accomplished. The pNIPAm-AEMA device demonstrates tunable scattering with excellent stability and scalability, which may find application in a broader field of light management beyond energy-saving smart windows.
Selon la présente invention, la commande intelligente de la transmission solaire à travers des fenêtres permet de réduire la consommation d'énergie en ce qui concerne le confort thermique dans des bâtiments. Cependant, la capacité des fenêtres intelligentes actuelles à réguler le gain solaire en fonction de l'extinction accordable de matériaux à changement de phase n'est pas optimale. Un dispositif thermochromique en couches minces basé sur la diffusion de lumière accordable de microparticules d'hydrogel de diamètres prescrits est rapporté. Dans l'étude, des microparticules de poly (N- isopropylacrylamide)-2-Aminoethylmethacrylate hydrochloride (pNIPAm-AEMA) sont synthétisées, avec une température de transition de phase faible ~ 32 °C. En particulier, la taille moyenne des particules de pNIPAm-AEMA peut varier de 1388 nm à 25 °C à 546 nm à 35 °C, ce qui entraîne une modulation de facteur de transmission dans l'infrarouge sans précédent de 75,6 %, en conformité avec la simulation numérique basée sur la théorie de Mie. Un facteur de transmission dans le visible élevé de 87,2 % est obtenu. Le dispositif pNIPAm-AEMA démontre une diffusion accordable douée d'une stabilité et d'une variabilité excellentes, pouvant trouver des applications dans un domaine plus large de gestion de la lumière au-delà des fenêtres intelligentes à économie d'énergie.
SYNTHESIS AND APPLICATION OF LIGHT MANAGEMENT WITH THERMOCHROMIC HYDROGEL MICROPARTICLES
Intelligent control of solar transmission through windows promises to reduce energy consumption for thermal comfort in buildings. However, the ability of current smart windows to regulate solar gain based on tunable extinction of phase-change materials is not optimum. A thin-film thermochromic device based on tunable light scattering of hydrogel microparticles of prescribed diameters is reported. In the study, poly (N- isopropylacrylamide)-2-Aminoethylmethacrylate hydrochloride (pNIPAm-AEMA) microparticles are synthesized, with low phase transition temperature ~32 °C. Notably, the average size of pNIPAm-AEMA particles can vary from 1388 nm at 25 °C to 546 nm at 35 °C, leading to unprecedented infrared transmittance modulation of 75.6%, in agreement with the numerical simulation based on Mie theory. A high luminous transmittance of 87.2% is accomplished. The pNIPAm-AEMA device demonstrates tunable scattering with excellent stability and scalability, which may find application in a broader field of light management beyond energy-saving smart windows.
Selon la présente invention, la commande intelligente de la transmission solaire à travers des fenêtres permet de réduire la consommation d'énergie en ce qui concerne le confort thermique dans des bâtiments. Cependant, la capacité des fenêtres intelligentes actuelles à réguler le gain solaire en fonction de l'extinction accordable de matériaux à changement de phase n'est pas optimale. Un dispositif thermochromique en couches minces basé sur la diffusion de lumière accordable de microparticules d'hydrogel de diamètres prescrits est rapporté. Dans l'étude, des microparticules de poly (N- isopropylacrylamide)-2-Aminoethylmethacrylate hydrochloride (pNIPAm-AEMA) sont synthétisées, avec une température de transition de phase faible ~ 32 °C. En particulier, la taille moyenne des particules de pNIPAm-AEMA peut varier de 1388 nm à 25 °C à 546 nm à 35 °C, ce qui entraîne une modulation de facteur de transmission dans l'infrarouge sans précédent de 75,6 %, en conformité avec la simulation numérique basée sur la théorie de Mie. Un facteur de transmission dans le visible élevé de 87,2 % est obtenu. Le dispositif pNIPAm-AEMA démontre une diffusion accordable douée d'une stabilité et d'une variabilité excellentes, pouvant trouver des applications dans un domaine plus large de gestion de la lumière au-delà des fenêtres intelligentes à économie d'énergie.
SYNTHESIS AND APPLICATION OF LIGHT MANAGEMENT WITH THERMOCHROMIC HYDROGEL MICROPARTICLES
SYNTHÈSE ET APPLICATION DE GESTION DE LUMIÈRE À L'AIDE DE MICROPARTICULES D'HYDROGEL THERMOCHROMIQUES
FANG NICHOLAS (Autor:in) / LI XINHAO (Autor:in) / LIU CHANG (Autor:in) / FENG SHIEN-PING (Autor:in)
14.05.2020
Patent
Elektronische Ressource
Englisch
IPC:
G02F
DEVICES OR ARRANGEMENTS, THE OPTICAL OPERATION OF WHICH IS MODIFIED BY CHANGING THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIUM OF THE DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF THE INTENSITY, COLOUR, PHASE, POLARISATION OR DIRECTION OF LIGHT, e.g. SWITCHING,...
,
Vorrichtungen oder Anordnungen, deren optische Arbeitsweise durch Änderung der optischen Eigenschaften des Mediums der Vorrichtungen oder Anordnungen geändert wird zum Steuern der Intensität, Farbe, Phase, Polarisation oder der Richtung von...
/
B32B
LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
,
Schichtkörper, d.h. aus Ebenen oder gewölbten Schichten, z.B. mit zell- oder wabenförmiger Form, aufgebaute Erzeugnisse
/
E06B
Feste oder bewegliche Abschlüsse für Öffnungen in Bauwerken, Fahrzeugen, Zäunen oder ähnlichen Einfriedungen allgemein, z.B. Türen, Fenster, Läden, Tore
,
FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES, OR LIKE ENCLOSURES, IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
SYNTHESIS AND LIGHT MANAGEMENT APPLICATION OF THERMOCHROMIC HYDROGEL MICROPARTICLES
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