具有增强机械性能和光学特性的琼脂糖/PNIPAAm半互穿网络水凝胶，适用于热调节智能窗户

《Soft Matter》：Agarose/PNIPAAm semi-interpenetrating network hydrogels with enhanced mechanical and optical properties for thermoregulating smart windows

采用扩散法制备新型半互穿网络水凝胶，整合PNIPAAm与琼脂基体，显著降低体积收缩至12%，保持热响应功能，透光率90%，温度高于32.1℃时变透明，适用于智能调光窗户。

　　

我们报道了一种新型的半互穿网络（s-IPN）水凝胶，该水凝胶采用简单的扩散方法制备，将聚(N-异丙基丙烯酰胺)（PNIPAAm）掺入琼脂糖基质中。琼脂糖作为结构框架，而PNIPAAm赋予材料热响应性能，从而形成一种制备简单、稳定性高且具有热响应特性的实用材料。这种方法显著降低了材料的体积收缩率——从纯PNIPAAm典型的80–90%降至约12%，相应的线性热收缩仅为4%，同时保持了完整的热响应功能。优化后的组成为2%琼脂糖/8% PNIPAAm，在室温下具有约90%的可见光透射率；当温度超过其下临界溶解温度（LCST）32.1°C时，材料会变得不透明。热重分析和傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示，通过氢键作用，琼脂糖与PNIPAAm网络之间的热稳定性和分子相互作用得到了增强。通过简单调节两种聚合物的浓度，可以系统地控制PNIPAAm–琼脂糖s-IPN水凝胶的性能，从而实现对其智能特性的定制。当这种水凝胶被用于玻璃–聚合物–玻璃三明治结构中时，它们能够有效地作为智能窗户材料，通过调节对太阳光的透射率来自动调节温度。