[发明专利]一种透光性随环境温度变化的二氧化硅气凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种透光性随环境温度变化的二氧化硅气凝胶及其制备方法和应用。所述方法为：通过快速溶胶凝胶方法制备透明二氧化硅气凝胶，并依次在透明气凝胶表面制备PDMS隔离薄层、PDMS/石蜡透光调节薄层和PDMS保护薄层。本发明制备的所述二氧化硅气凝胶玻璃，当环境温度低于石蜡的相变温度时，气凝胶玻璃透光率小于10％，当环境温度高于石蜡的相变温度时，气凝胶玻璃透光率大于90％，此外其透光/不透光临界温度可根据需要在‑30～100℃高度可调；本发明制备的所述二氧化硅气凝胶玻璃在绿色节能建筑、智能家居、高端商业展示、未来广告宣传、新一代精密电子等诸多领域具有重大的经济价值。

技术领域

本发明属于纳米多孔材料技术领域，涉及一种二氧化硅气凝胶的制备方法，尤其涉及一种透光性随环境温度变化的二氧化硅气凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

窗户等围护结构是建筑物热损失的薄弱部位，占整个建筑围护结构能耗的40％～60％，随着我国建筑节能标准的不断提高，窗户作为制约建筑物节能效果的关键部位越来越受重视。具有纳米多孔三维网络结构的二氧化硅气凝胶玻璃作为一种新型的节能窗户，具有超级隔热、高透光、轻质、隔音降噪、抗风压、无冷热自爆隐患、防火、防结露、寿命长等显著优点，对于我国的建筑物节能减排和环境治理方面具有非常重大的意义，因而气凝胶玻璃的研制已成为科学界和产业界的核心关注点。目前，已有有不少的关于二氧化硅气凝胶玻璃的专利报道，例如中国专利申请CN108623175A通过将玻璃粉体和气凝胶高温熔化、压制成型得到了气凝胶复合玻璃(发明专利)；中国专利申请CN105179879A将气凝胶颗粒填充入玻璃空腔并进行密封制备得到了气凝胶隔热保温玻璃；中国专利申请CN109989681A在两片玻璃中间夹填气凝胶形成了“三明治”结构的气凝胶玻璃。

这些报道的气凝胶玻璃除了隔热性能、透光性、尺寸大小有待进一步提高等问题外，更重要的，这些透明气凝胶玻璃其透光性是一成不变的，无法根据个人需求、使用场景需求进行透明/不透明变换，满足高端个性化、功能化和智能化等要求。例如，未来智能家居领域中，在白天工作的情况下需要建筑物门窗和采光屋顶具有极佳的采光效果，而在晚上休息的时候则需要优异的遮光效果；高端商业橱窗陈列领域中，在奢侈品展示前，需要将商品隐藏起来营造神秘商业气氛，在奢侈品展示时，需要使顾客通过橱窗能将商品一览无余；未来广告宣传领域，当需要宣传时，幕墙玻璃应该是不透明的背景墙，方便投影，当不需要宣传时，幕墙玻璃应该是透明，与周围环境浑然一体；精密电子器件领域中，作为隔绝保护的电路窗口，当电路工作或者检修时需要透明以便观察内部情况，而不工作时出于保密和抗干扰需求，电路窗口要求不透光。

尽管透光性随环境温度可变化的气凝胶玻璃具有巨大的潜在商业价值，但这种透光性可以进行调节的气凝胶玻璃目前尚未见到有关报道。可以预期的是，开发出一种兼具透光性可调节、保温隔热、轻质、大尺寸等优点的二氧化硅气凝胶作为气凝胶玻璃或气凝胶玻璃夹层材料，对于绿色节能建筑、智能家居、高端商业展示、未来广告宣传、新一代精密电子等众多领域具有非常重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种透光性随环境温度变化的二氧化硅气凝胶及其制备方法和应用。本发明方法制得的透光性随环境温度变化的二氧化硅气凝胶是由透明二氧化硅气凝胶和依次形成在所述透明二氧化硅气凝胶的一侧表面的PDMS隔离薄层、PDMS/石蜡透光调节薄层和PDMS保护薄层组成；所述透光性随环境温度变化的二氧化硅气凝胶的透光性和不透光性是由PDMS/石蜡透光调节薄层中的石蜡发生可逆熔化/凝固实现的，PDMS隔离薄层、PDMS/石蜡透光调节薄层和PDMS保护薄层组成的超薄夹心结构确保了二氧化硅气凝胶作为气凝胶玻璃或气凝胶玻璃夹层材料整体透明度多次反复变化时不会对二氧化硅气凝胶的本征透明性、隔热性能以及结构完整性造成任何破坏。

本发明在第一方面提供了一种透光性随环境温度变化的二氧化硅气凝胶的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备透明二氧化硅气凝胶；