多光谱智能窗迈向更健康的室内环境

窗户是室内空间与外部环境之间的重要通道，也是有害光波和电磁波的主要入口。然而，管理光的传输和散射通常需要不同的材料系统和设备。

此外，智能窗户技术中经常被忽视的一个关键方面是电磁调制。因此，能够调节可见光和屏蔽电磁的窗户正成为迫切需要。

在《光：科学与应用》杂志上发表的一篇题​​为“多光谱智能窗：动态光调制和电磁微波屏蔽”的新论文中，由透视 薄膜和水晶教授朱嘉琪领导的科学家团队介绍了一种创新的多光谱智能窗，能够调节可见光，同时阻挡微波信号。

该窗口的结构包括由负液晶、离子表面活性剂和二向色染料组成的核心液晶混合物，其次是垂直排列的聚酰亚胺层和氧化铟锡(ITO)薄膜，全部封装在玻璃基板内。

如图1(a)所示，动态散射与液晶掺杂相结合，实现了对透射率和散射的精确控制，从而实现了更好的节能和隐私保护。此外，优化ITO薄膜厚度可以在不牺牲光学性能的情况下提供有效的微波屏蔽，降低5G网络兴起带来的潜在健康风险，如图1(b)所示。

与现有的电控智能窗和透明结构微波屏蔽技术相比，本研究在响应时间、透过率调节范围、雾度调节范围、驱动电压和光学调制模式五个维度上表现出明显优势，如图2(a)所示。

如图2(b)所示，与现有的透明电磁屏蔽材料相比，本研究在所覆盖的屏蔽波段(包括S、C、X、Ku波段)均表现出优异的性能，且其电磁屏蔽效果明显优于市售的PDLC材料。

总之，本研究提出了一种新颖的多光谱智能窗技术，旨在减轻电磁污染，同时通过透明、吸收和雾霾状态之间的转换动态调节入射的阳光。

利用提出的离子运动模型和介电常数作策略，确定CTAB与SDS的配比，以达到较低的最佳驱动频率(~300Hz)，从而避免在高频驱动下更容易发生的电击穿。

此外，通过优化透明导电薄膜厚度，宽带电磁屏蔽效果显著提升至30.9dB，同时最大限度降低对光学透明度的影响。该研究为协同太阳光谱和微波光谱管理的智能窗设计与优化提供了有益的尝试。