CN111793236B - 复合凝胶及其制备方法和智能窗户 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合凝胶及其制备方法和智能窗户，涉及凝胶技术领域。该复合凝胶包括第一凝胶层、第二凝胶层和设置于第一凝胶层和第二凝胶层之间的过渡层，其中，第一凝胶层和第二凝胶层分别采用具有相反热响应特性的第一温敏凝胶材料和第二温敏凝胶材料制成，并通过控制第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度高于第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度，使得该复合凝胶具有双温度响应特性；同时，由于第一温敏凝胶材料和第二温敏凝胶材料表现相反的亲疏水特性，使得两者中的水在刺激响应过程中因亲疏水特性的相反交替变化而做此消彼长的潮汐往复运动，从而有效避免传统单相水凝胶材料在长期刺激响应过程中的体积收缩和水分损失等情况。

Description

复合凝胶及其制备方法和智能窗户
技术领域
本发明属于凝胶技术领域，具体涉及一种复合凝胶及其制备方法和智能窗户。
背景技术
传统建筑物玻璃被认为是最不节能的建筑物组件，因其热传递方向往往与期望方向相反，进而耗散掉大量供暖、通风和空调系统的制热或制冷能量。如何提高建筑物能源利用效率，降低能源消耗，逐渐成为人们关注的焦点。
除了传统的节能玻璃，如中空玻璃、热反射玻璃等，近年来出现的智能窗户可以在受到外界刺激下按需动态、可逆的调节室外太阳光或热量的透过率，即在室外过于炎热时阻挡过量的太阳辐射，而在室外温度适宜的时候又能保证足够的可见光和太阳辐射透过率，进而通过对窗户透过率的控制实现智能调节室内温度的效果，避免不必要的能源消耗和不舒适的室内环境。现有技术中智能窗户是按照其对热、电、光、气和湿度等不同的刺激-响应特性进行分类的。其中，热响应型智能窗户因可以在没有额外的能量输入的情况下，通过对天气和环境温度的变化做出响应，自动调整其对可见光和太阳辐射的透过率，而受到了特别的关注。
温敏性水凝胶是一种被广泛使用的热响应型智能窗户材料。上述材料的热响应通常是基于聚合物网络在其最低临界共溶温度(Lower Critical Solution Temperature,LCST)或最高临界共溶温度(Upper Critical Solution Temperature,UCST)的相分离过程，即一定组成和压力下高分子链在水分散介质中从相溶到不相溶的临界温度，高于LCST或低于UCST，混合物会分离为水富集区域和高分子富集区域，这种不均匀的微相分布会对入射光线进行散射，进而调节可见光和太阳辐射的透过率。目前这些技术大都是使用LCST或UCST特性水凝胶前驱体的均聚物或通过与其它功能性单体共聚制备，因而获得的材料往往只有高温热响应特性或只具有低温响应特性，即只能拥有在室外炎热高温情况下阻挡过量太阳辐射(250-2500nm)，或在室外寒冷时阻挡由室内向室外的中红外(1-40μm)黑体辐射这样单一的功能。然而，在实际生活中，人们常常会对智能窗户有这样的需求：夏季炎热的中午能阻挡外部过量的太阳辐射，降低室内温度并减少空调系统的能源消耗；温度适宜的春秋两季则允许足够的可见光和太阳辐射通过，维持室内外温度平衡；而在冬季寒冷的夜晚又能阻止室内的热量辐射到外部环境，避免造成大量的供暖能量的浪费。但是，目前现有技术中的单一温度响应特性的温敏性智能窗户材料不能同时满足上述要求。此外，目前单一温度响应特性的温敏性水凝胶材料在持续高温或低温响应过程中的相分离会产生排水现象，而当水凝胶进行可逆响应时，又需要吸收一定量的水分来恢复原状。显然，如果在前一个响应过程中发生了水分损失，就会影响其后续的循环稳定性，导致器件性能逐渐下降，从而给实际应用带来障碍。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一个。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种复合凝胶，该复合凝胶具有双温度响应特性，同时，水在刺激响应过程中因两种凝胶(第一凝胶层和第二凝胶层)亲疏水特性的相反交替变化而做此消彼长的潮汐往复运动，从而有效避免传统单相水凝胶材料在长期刺激响应过程中的体积收缩和水分损失等情况。
本发明的第二目的在于提供一种复合凝胶的制备方法。
本发明的第三目的在于提供一种智能窗户，包含上述复合凝胶。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种复合凝胶，包括第一凝胶层、第二凝胶层和过渡层，所述过渡层设置于所述第一凝胶层和第二凝胶层之间；
其中，所述第一凝胶层采用具有最低临界共溶温度响应特性的第一温敏凝胶材料制成，所述第二凝胶层采用具有最高临界共溶温度响应特性的第二温敏凝胶材料制成，所述第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度高于所述第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度；
所述过渡层采用疏水材料制成。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述最低临界共溶温度为26-64℃，所述最高临界共溶温度为14-55℃。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述第一温敏凝胶材料包括以下质量分数的原料：
第一凝胶单体5-80％、第一交联剂0.1-5.0％、第一光引发剂0.5-2％和溶剂A 13-94.4％；
优选地，所述第一凝胶单体包括2-甲基-2丙烯酸-2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯、三乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第一交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第一光引发剂包括油溶性光引发剂，优选包括1-羟基环已基苯基甲酮；
优选地，所述溶剂A包括去离子水和乙醇；
优选地，所述去离子水和乙醇的质量比为1：(1-4)。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述第二温敏凝胶材料包括以下质量分数的原料：第二凝胶单体10-40％、第二交联剂0.1-2％、第二光引发剂0.5-2％和水56-89.4％；
优选地，所述第二凝胶单体包括[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、3-(甲基丙烯酰氨基)丙基二甲基(3-磺基丙基)铵内盐和丙烯酰基甘氨酰胺中的任意一种或者至少两种的组合；
优选地，所述第二交联剂包括N,N′-亚甲基双丙烯酰胺；
优选地，所述第二光引发剂包括水溶性光引发剂，优选包括2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述疏水材料采用以下原料制成：有机硅氧烷、溶剂B和pH调节剂；
优选地，所述有机硅氧烷、溶剂B和pH调节剂的质量比为1:(19-99):(0.1-0.5)；
优选地，所述有机硅氧烷包括3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙酯、甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷和三(甲氧基乙氧基)丙基酰氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述溶剂B包括C1-C4的低碳醇，优选包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述pH调节剂包括有机酸，优选包括甲酸、乙酸和丙酸中的任意一种或至少两种的组合。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述第一凝胶层的厚度为0.1-10mm；
优选地，所述第二凝胶层的厚度为0.1-10mm；
优选地，所述过渡层的厚度为0.01-0.1mm。
本发明还提供了上述复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：
提供第一温敏凝胶材料、第二温敏凝胶材料和疏水材料；
将第一温敏凝胶材料制成第一凝胶层，在第一凝胶层表面涂覆疏水材料使其形成过渡层，然后在过渡层远离第一凝胶层的表面涂覆第二温敏凝胶材料使其形成第二凝胶层，得到复合凝胶。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，所述复合凝胶的制备方法包括以下步骤：
提供第一温敏凝胶材料、第二温敏凝胶材料和疏水材料；
将涂覆在模具表面的第一温敏凝胶材料在保护性气氛下进行原位光引发聚合反应，得到第一凝胶层；
将第一凝胶层远离模具的表面进行氧等离子体处理，然后涂覆疏水材料使发生接枝反应形成过渡层；
在过渡层远离第一凝胶层的表面涂覆第二温敏凝胶材料，然后在保护性气氛下进行原位光引发聚合反应使形成第二凝胶层，脱除模具，得到复合凝胶。
进一步地，在本发明上述技术方案的基础之上，在将第一温敏凝胶材料涂覆在模具表面之前，还包括将第一温敏凝胶材料进行超声分散、除氧和静置排气的步骤；
优选地，第一温敏凝胶材料进行原位光引发聚合反应时的温度为0-25℃，时间为10-30min；
优选地，氧等离子体处理时所采用的功率为100-500W，处理时间为30-240s；
优选地，疏水材料发生接枝反应的时间为1-12h；
优选地，在将第二温敏凝胶材料涂覆在过渡层远离第一凝胶层的表面之前，还包括将第二温敏凝胶材料进行超声分散、除氧和静置排气的步骤；
优选地，第二温敏凝胶材料进行原位光引发聚合反应时的温度为26-50℃，时间为10-30min。
本发明还提供了一种能窗户，包括上述复合凝胶或采用上述制备方法制得的复合凝胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供了一种复合凝胶，包括第一凝胶层、第二凝胶层和设置于第一凝胶层和第二凝胶层之间的过渡层，其中，第一凝胶层和第二凝胶层分别采用具有相反热响应特性的第一温敏凝胶材料和第二温敏凝胶材料制成，并通过控制第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度高于第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度，使得该复合凝胶具有双温度响应特性，即该复合凝胶通过在温度刺激响应过程中内部微相大小的动态变化，调节太阳辐射透过率，并可阻挡中红外辐射透过，进而可使智能窗户在不同时段具有对室外太阳辐射和室内黑体辐射进行按需调节的双重功能；
同时，通过合理的最低临界共溶温度和最高临界共溶温度的设置，使得第一温敏凝胶材料(或第二温敏凝胶材料)表现为亲水时，此时所对应的第二温敏凝胶材料(或第一温敏凝胶材料)则表现为疏水，反之亦然，从而使得第一温敏凝胶材料(第一凝胶层)和第二温敏凝胶材料(第二凝胶层)中的水在刺激响应过程中因亲疏水特性的相反交替变化而做此消彼长的潮汐往复运动，从而有效避免传统单相水凝胶材料在长期刺激响应过程中的体积收缩和水分损失等情况，进而提高复合凝胶的循环稳定性。
(2)本发明提供了一种复合凝胶的制备方法，该制备方法操作简单、便利，原料易得，且通过该制备方法制得的复合凝胶具有良好的双温度响应特性以及循环稳定性。
(3)本发明提供了一种智能窗户，包括上述复合凝胶或采用上述制备方法制得的复合凝胶。鉴于上述复合凝胶所具有的优势，使得该智能窗户也具有同样的优势，即该智能窗户可以在受到外界刺激下按需动态、可逆的调节室外太阳光或热量的透过率，通过对窗户透光率的控制实现智能调节室内温度的效果，避免不必要的能源消耗和不舒适的室内环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的复合凝胶的作用原理示意图；
图2为实施例1提供的复合凝胶在不同温度不同波长的透射率光谱图；
图3为实施例3提供的复合凝胶在不同温度不同波长的透射率光谱图；
图4为对比例1提供的复合凝胶在不同温度不同波长的透射率光谱图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面，提供了一种复合凝胶，包括第一凝胶层、第二凝胶层和过渡层，过渡层设置于第一凝胶层和第二凝胶层之间；
其中，第一凝胶层采用具有最低临界共溶温度响应特性的第一温敏凝胶材料制成，第二凝胶层采用具有最高临界共溶温度响应特性的第二温敏凝胶材料制成，第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度高于第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度；
过渡层采用疏水材料制成。
在本发明中，第一温敏凝胶材料具有最低临界共溶温度响应特性，即当温度高于最低临界共溶温度时，第一温敏凝胶材料显示疏水特性，当温度低于最低临界共溶温度时，第一温敏凝胶材料则显示亲水特性。上述在最低临界共溶温度上下的疏水与亲水之间的转变，主要是由于第一温敏凝胶材料在最低临界共溶温度上下与水发生了氢键的破坏和形成。
而第二温敏凝胶材料恰恰与第一温敏凝胶材料具有相反的热响应特性。第二温敏凝胶材料具有最高临界共溶温度响应特性，即当温度高于最高临界共溶温度时，第二温敏凝胶材料显示亲水特性，当温度低于最高临界共溶温度时，第二温敏凝胶材料则显示疏水特性。上述在最高临界共溶温度上下的亲水与疏水之间的转变，主要是由于第二温敏凝胶材料在最高临界共溶温度上下与水发生了氢键的破坏和形成。
第一温敏凝胶材料和第二温敏凝胶材料所具有的相反的热响应特性，使得该复合凝胶具有双温度响应特性。
具体如图1中(a)所示，当温度低于或等于最高临界共溶温度(T≤UCST)时，第二温敏凝胶材料显示疏水性，其内部不均匀的微相分布同样使其呈现不透明状态，从而增强对室内热源产程的中红外(1-40μm)黑体辐射进行散射和吸收，也就是在室外寒冷时阻挡由室内向室外的热量扩散。
如图1中(c)所示，当温度高于或等于最低临界共溶温度(T≥LCST)时，第一温敏凝胶材料(第一凝胶层)显示疏水性，其内部不均匀的微相分布使其呈现不透明状态，从而实现对入射光线进行散射和反射，进而调节可见光和太阳辐射的透过率，也就是可在室外炎热高温情况下阻挡过量太阳辐射进入到室内。
如图1中(b)所示，当温度介于最高临界共溶温度与最低临界共溶温度之间(UCST<T<LCST)时，则第一温敏凝胶材料和第二温敏凝胶材料均显示亲水性，则整个复合凝胶则呈现透明状态，从而有利于入射光线和热量的透过，维持室内外温度平衡。
即该复合凝胶可以在预设的温度区间范围内(最高临界共溶温度与最低临界共溶温度之间)保持透明，而当环境温度过高(高于最低临界共溶温度)或者过低(低于最高临界共溶温度)，都会从透明转换为不透明，进而调控室内外的可见光与热量透过率，并且这种变化可以随着温度的变化进行可逆的响应切换。
还需要说明的是，当温度高于最低临界共溶温度或低于最高临界共溶温度时，第一温敏凝胶材料(第一凝胶层)和第二温敏凝胶材料(第二凝胶层)总是显示出相反的亲疏水特性，这就使得水在刺激响应过程中因亲疏水特性的相反交替变化而做此消彼长的潮汐往复运动，也就是当第一温敏凝胶材料为疏水性，第二温敏凝胶材料为亲水性时，第一温敏凝胶材料中的水分向第二温敏凝胶材料中运动或者转移，而第一温敏凝胶材料为亲水性，第二温敏凝胶材料为疏水性时，第二温敏凝胶材料中的水分向第一温敏凝胶材料中运动或者转移。上述水分在第一温敏凝胶材料(第一凝胶层)和第二温敏凝胶材料(第二凝胶层)之间的潮汐往复运动，可有效避免传统单相水凝胶材料在长期刺激响应过程中的体积收缩和水分损失等情况的发生，从而有利于复合凝胶循环稳定性的提升。
本发明提供的复合凝胶包括第一凝胶层、第二凝胶层和设置于第一凝胶层和第二凝胶层之间的过渡层，其中，第一凝胶层和第二凝胶层分别采用具有相反热响应特性的第一温敏凝胶材料和第二温敏凝胶材料制成，并通过控制第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度高于第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度，使得该复合凝胶具有双温度响应特性，并且该复合凝胶通过在温度刺激响应过程中内部微相大小的动态变化，调节太阳辐射和黑体辐射的透过率，进而可使智能窗户在不同时段具有对室外太阳辐射和室内黑体辐射进行按需调节的双重功能；
同时，通过合理的最低临界共溶温度和最高临界共溶温度的设置，使得第一温敏凝胶材料(或第二温敏凝胶材料)表现为亲水时，此时所对应的第二温敏凝胶材料(或第一温敏凝胶材料)则表现为疏水，反之亦然，从而使得第一温敏凝胶材料和第二温敏凝胶材料中的水在刺激响应过程中因亲疏水特性的相反交替变化而做此消彼长的潮汐往复运动，从而有效避免传统单相水凝胶材料在长期刺激响应过程中的体积收缩和水分损失等情况，进而提高复合凝胶的循环稳定性。
最低临界共溶温度与最高临界共溶温度主要与第一温敏凝胶材料和第二温敏凝胶材料具体组成有关。作为本发明的一种可选实施方式，最低临界共溶温度为26-64℃，最高临界共溶温度为14-55℃。
典型但非限制性的最低临界共溶温度为26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、35℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、45℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、55℃、56℃、58℃、60℃、62℃或64℃。典型但非限制性的最高临界共溶温度为14℃、16℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃或55℃。
通过对上述最低临界共溶温度和最高临界共溶温度的限定，使得该复合凝胶可适用于不同温度范围需求的智能窗口材料。
作为本发明的一种可选实施方式，第一温敏凝胶材料包括以下质量分数的原料：
第一凝胶单体5-80％、第一交联剂0.1-5.0％、第一光引发剂0.5-2％和溶剂A 13-94.4％；
典型但非限制性的第一凝胶单体的质量分数为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、58％、60％、62％、65％、68％、70％、75％、76％、78％或80％；典型但非限制性的第一交联剂的质量分数为0.1％、0.2％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1.0％、1.5％、1.8％、2.0％、2.5％、2.8％、3.0％、3.5％、3.8％、4.0％、4.5％、4.8％或5.0％；典型但非限制性的第一光引发剂的质量分数为0.5％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％或2.0％；典型但非限制性的溶剂A的质量分数为13％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、92％、或94.4％。
本发明所述的“包括”，意指其除所述原料外，还可以包括其他原料，其他原料可赋予第一温敏凝胶材料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……制成”。
作为本发明的一种可选实施方式，第一凝胶单体包括2-甲基-2丙烯酸-2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯(MEO2MA,M.W.＝188.22g/mol)、三乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯(MEO3MA,M.W.＝232.27g/mol)和聚乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯(OEGMA,M.W.＝300g/mol)中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，第一交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，第一光引发剂包括油溶性光引发剂，优选包括1-羟基环已基苯基甲酮。
作为本发明的一种可选实施方式，溶剂A包括去离子水和乙醇；
优选地，去离子水和乙醇的质量比为1：(1-4)，去离子水和乙醇典型但非限制性的质量比为1：1、1：2、1：3和1：4。
通过对第一温敏凝胶材料中各原料种类以及用量的具体限定，使得各原料之间具有良好的相容性，且所制得的第一温敏凝胶材料具有适宜的最低临界共溶温度。
作为本发明的一种可选实施方式，第二温敏凝胶材料包括以下质量分数的原料：第二凝胶单体10-40％、第二交联剂0.1-2％、第二光引发剂0.5-2％和水56-89.4％。
典型但非限制性的第二凝胶单体的质量分数为10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、34％、35％、36％、38％或40％；典型但非限制性的第二交联剂的质量分数为0.1％、0.2％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1.0％、1.1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％或2.0％；典型但非限制性的第二光引发剂的质量分数为0.5％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％或2.0％；典型56％、58％、60％、65％、70％、72％、75％、78％、80％、82％、84％、85％、88％或89.4％。
本发明所述的“包括”，意指其除所述原料外，还可以包括其他原料，其他原料可赋予第二温敏凝胶材料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……制成”。
作为本发明的一种可选实施方式，第二凝胶单体[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(DMAPS)、3-(甲基丙烯酰氨基)丙基二甲基(3-磺基丙基)铵内盐(SPP)和丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)等可聚合单体的任意一种或者至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，第二交联剂包括N,N′-亚甲基双丙烯酰胺。
作为本发明的一种可选实施方式，第二光引发剂包括水溶性光引发剂，优选包括2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
通过对第二温敏凝胶材料中各原料种类以及用量的具体限定，使得各原料之间具有良好的相容性，且所制得的第二温敏凝胶材料具有适宜的最高临界共溶温度。
作为本发明的一种可选实施方式，疏水材料采用以下原料制成：有机硅氧烷、溶剂B和pH调节剂。
溶剂B主要是实现有机硅氧烷的溶解，pH调节剂主要是调节溶液的pH值，从而有利于促进有机硅氧烷的水解，加快与第一温敏凝胶材料表面羟基的反应速率。
作为本发明的一种可选实施方式，有机硅氧烷、溶剂B和pH调节剂的质量比为1:(19-99):(0.1-0.5)；有机硅氧烷、溶剂B和pH调节剂典型但非限制性的质量比为1:19:0.1、1:19:0.2、1:19:0.3、1:19:0.4、1:19:0.5、1:30:0.1、1:50:0.1、1:60:0.1、1:80:0.1、1:99:0.1、1:30:0.2、1:50:0.2、1:60:0.2、1:80:0.2、1:99:0.2、1:30:0.3、1:50:0.3、1:60:0.3、1:80:0.3、1:99:0.3、1:30:0.4、1:50:0.4、1:60:0.4、1:80:0.4、1:99:0.4、1:30:0.5、1:50:0.5、1:60:0.5、1:80:0.5或1:99:0.5。
作为本发明的一种可选实施方式，有机硅氧烷包括3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙酯、甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷和三(甲氧基乙氧基)丙基酰氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，溶剂B包括C1-C4的低碳醇，优选包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，pH调节剂包括有机酸，优选包括甲酸、乙酸和丙酸中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，第一凝胶层的厚度为0.1-10mm；典型但非限制性的第一凝胶层的厚度为0.1mm、0.5mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm、9.0mm或10.0mm。
作为本发明的一种可选实施方式，第二凝胶层的厚度为0.1-10mm；典型但非限制性的第二凝胶层的厚度为0.1mm、0.5mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm、9.0mm或10.0mm。
作为本发明的一种可选实施方式，过渡层的厚度为0.01-0.1mm。典型但非限制性的过渡层的厚度为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.08mm或0.1mm。
通过对第一凝胶层、第二凝胶层以及过渡层厚度的限定，使得复合凝胶材料可实现最大的单位厚度可见光和红外辐射调节效率。
该复合凝胶材料具有双温度响应特性，可广泛应用于建筑物、温室顶棚、机场码头等窗户屋顶，进而可提高建筑物的舒适性和节能效率。
根据本发明的第二个方面，还提供了上述复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：
提供第一温敏凝胶材料、第二温敏凝胶材料和疏水材料；
将第一温敏凝胶材料制成第一凝胶层，在第一凝胶层表面涂覆疏水材料使其形成过渡层，然后在过渡层远离第一凝胶层的表面涂覆第二温敏凝胶材料使其形成第二凝胶层，得到复合凝胶。
本发明提供的复合凝胶的制备方法，操作简单、便利，原料易得，通过该制备方法制得的复合凝胶具有良好的双温度响应特性以及循环稳定性。
作为本发明的一种可选实施方式，复合凝胶的制备方法包括以下步骤：
提供第一温敏凝胶材料、第二温敏凝胶材料和疏水材料；
将涂覆在模具表面的第一温敏凝胶材料在保护性气氛下进行原位光引发聚合反应，得到第一凝胶层；
将第一凝胶层远离模具的表面进行氧等离子体处理，然后涂覆疏水材料使发生接枝反应形成过渡层；
在过渡层远离第一凝胶层的表面涂覆第二温敏凝胶材料，然后在保护性气氛下进行原位光引发聚合反应使形成第二凝胶层，脱除模具，得到复合凝胶。
需要说明的是，将第一凝胶层远离模具的表面进行氧等离子体处理以使其表面产生一定量的羟基，然后涂覆疏水材料，疏水材料的末端的硅羟基基团与第一凝胶层表面的羟基发生接枝反应，从而在第一凝胶层远离模具的表面形成输水过渡层。
通过对复合凝胶的制备方法的进一步限定，使得所制得的复合凝胶的性能更佳。
作为本发明的一种可选实施方式，在将第一温敏凝胶材料涂覆在模具表面之前，还包括将第一温敏凝胶材料进行超声分散、除氧和静置排气的步骤。
通过超声分散可使第一温敏凝胶材料的各原料混合均匀。且由于氧气或空气对于原位光引发聚合反应会产生不利的影响，故对超声分散后的第一温敏凝胶材料进行除氧处理。除氧的方式可采用本领域常见的方式，例如通入氮气鼓泡除氧。除氧处理后，静置以排除残余气泡。
作为本发明的一种可选实施方式，保护性气氛包括N2或Ar。
作为本发明的一种可选实施方式，第一温敏凝胶材料进行原位光引发聚合反应时的温度为0-25℃，时间为10-30min；典型但非限制性的反应温度为0℃、5℃、10℃、15℃、20℃或25℃，典型但非限制性的反应时间为10min、15min、20min、25min或30min。
作为本发明的一种可选实施方式，氧等离子体处理时所采用的功率为100-500W，处理时间为30-240s。典型但非限制性的功率为100W、150W、200W、250W、300W、350W、400W、450W或500W，氧等离子体处理的时间为30s、50s、60s、80s、100s、120s、150s、180s、200s、220s或240s。
作为本发明的一种可选实施方式，疏水材料发生接枝反应的时间为1-12h；典型但非限制性的接枝反应的时间为1h、2h、5h、8h、10h、11h或12h。
作为本发明的一种可选实施方式，在将第二温敏凝胶材料涂覆在过渡层远离第一凝胶层的表面之前，还包括将第二温敏凝胶材料进行超声分散、除氧和静置排气的步骤。
通过超声分散可使第二温敏凝胶材料的各原料混合均匀。且由于氧气或空气对于原位光引发聚合反应会产生不利的影响，故对超声分散后的第二温敏凝胶材料进行除氧处理。除氧的方式可采用本领域常见的方式，例如通入氮气鼓泡除氧。除氧处理后，静置以排除残余气泡。
作为本发明的一种可选实施方式，第二温敏凝胶材料进行原位光引发聚合反应时的温度为26-50℃，时间为10-30min。典型但非限制性的反应温度为26℃、30℃、35℃、40℃、45℃、48℃或50℃，典型但非限制性的反应时间为10min、15min、20min、25min或30min。
作为本发明的一种优选实施方式，该复合凝胶的制备方法包括以下步骤：
(a)提供第一温敏凝胶材料，并于室温超声分散，经氮气鼓泡除氧后，静置脱除残余气泡；
(b)提供疏水材料，并于室温超声分散；
(c)提供第二温敏凝胶材料，并于室温超声分散，经氮气鼓泡除氧后，静置脱除残余气泡；
(d)将步骤(a)得到的第一温敏凝胶材料注射到密封圈隔开的两块平板玻璃组成的模具空腔之间，密封圈的厚度为0.1-5mm，然后将模具在紫外光照射下进行原位光引发聚合反应，得到第一凝胶层；
(e)将上述模具的任意一面的平板玻璃揭去，露出第一凝胶层的一侧表面，用第一溶剂反复洗涤以去除表面未反应的残留组分，然后干燥以去除残留溶剂；
(f)将第一凝胶层远离模具的表面进行氧等离子体处理以使第一凝胶层的表面产生羟基；
(g)在经过氧等离子体处理的第一凝胶层的表面涂覆步骤(b)得到的疏水材料使发生接枝反应，反应结束后用第一溶剂反复洗涤以去除表面未反应的残留组分，然后干燥以去除残留溶剂，得到过渡层；
(h)在密封圈上再增加一层同等尺寸以及厚度的密封圈，并将步骤(e)中揭去的平板玻璃重新贴合到密封圈表面，组成密闭空腔，然后将步骤(c)得到的第二凝胶材料注射到模具空腔中，并将模具在紫外光照射下进行原位光引发聚合反应，得到第二凝胶层；
(i)将步骤(h)得到的产品脱除模具和密封圈后，采用第一溶剂反复洗涤，然后静置于第二溶剂，得到复合凝胶。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(d)和步骤(h)中原位光引发聚合反应所采用的紫外光源波长为365nm，功率分别独立地为1000-5000mJ/cm2。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(g)和步骤(i)中的第一溶剂包括低碳醇和水的混合物；所述低碳醇包括甲醇、乙醇和异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(i)中的第二溶剂包括水。
根据本发明的第三个方面，还提供了一种智能窗户，包括上述复合凝胶或采用上述制备方法制得的复合凝胶。
鉴于上述复合凝胶所具有的优势，使得该智能窗户也具有同样的优势，即该智能窗户可以在受到外界刺激下按需动态、可逆的调节室外太阳光或热量的透过率，通过对窗户透光率的控制实现智能调节室内温度的效果，避免不必要的能源消耗和不舒适的室内环境。
除了应用在建筑节能方面，上述复合凝胶作为功能器件也可以用在其他类似空间领域，包括工业窗户、动态隐私玻璃、民用飞机窗户、汽车天窗和温室顶棚等。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种复合凝胶，包括第一凝胶层、第二凝胶层和过渡层，过渡层设置于第一凝胶层和第二凝胶层之间；
其中，第一凝胶层采用具有最低临界共溶温度响应特性的第一温敏凝胶材料制成，第一凝胶层的厚度为1.0mm，第二凝胶层采用具有最高临界共溶温度响应特性的第二温敏凝胶材料制成，第二凝胶层的厚度为1.0mm，第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度为26℃，第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度为14℃；
过渡层采用疏水材料制成，过渡层的厚度为0.1mm。
上述复合凝胶的制备方法包括以下步骤：
(a)将1.6g第一凝胶单体2-甲基-2丙烯酸-2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯(MEO2MA)、16mg第一交联剂1,6-己二醇二丙烯酸酯、16mg第一光引发剂1-羟基环已基苯基甲酮(Irgacure184)和0.4g溶剂A(去离子水和乙醇，质量比为1：1)混合，得到第一温敏凝胶材料，然后将第一温敏凝胶材料超声分散5min，经N2鼓泡30min后，真空静置30min；
(b)将0.04g有机硅氧烷3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(TESPMA)、0.02g pH调节剂乙酸和2.0g溶剂B(乙醇)混合，得到疏水材料，然后将疏水材料超声分散3min；
(c)将0.6g第二凝胶单体[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(DMAPS)、3mg第二交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)、4.5mg第二光引发剂2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure 2959)与1.4g去离子水混合，得到第二温敏凝胶材料，然后将第二温敏凝胶材料超声分散10min，经N2鼓泡30min后，真空静置30min，并在25℃恒温保存；
(d)使用1mL注射器将步骤(a)得到的第一温敏凝胶材料注射到由5cm×5cm的透明玻璃面板和1.0mm硅橡胶密封圈组成的模具空腔中，注射完成后，立即将上述模具转移到光引发聚合反应器中进行原位光引发聚合反应，所采用的紫外光光源波长为365nm，功率为2000mJ/cm2，反应时间10min，聚合反应温度为25℃，得到第一凝胶层；
(e)反应结束后，将其中一块透明玻璃面板从模具分离，露出第一凝胶层的一侧表面，并使用无水乙醇和去离子水交替洗涤3次，然后使用热风将第一凝胶层吹干；
(f)将步骤(e)所得的第一凝胶层连同透明玻璃面板和硅胶密封圈一同转移至等离子清洗机中，在空气气氛中进行氧等离子体处理，功率为150W，处理时间为60s；
(g)将步骤(b)得到的疏水材料均匀涂敷到经过氧等离子体处理的第一凝胶层的表面使发生接枝反应，室温反应3h，反应结束后用乙醇和去离子水的混合溶液反复洗涤以去除表面未反应的残留组分，然后干燥以去除残留溶剂，得到过渡层；
(h)在硅橡胶密封圈上再增加一层同等尺寸以及厚度的硅橡胶密封圈，并将步骤(e)中揭去的透明玻璃面板重新贴合到硅橡胶密封圈表面，组成密闭空腔，然后将步骤(c)得到的第二凝胶材料注射到模具空腔中，注射完成后，立即将上述模具转移到光引发聚合反应器中进行原位光引发聚合反应，所采用的紫外光光源波长为365nm，功率为2000mJ/cm2，反应时间10min，聚合反应温度为50℃，得到第二凝胶层；
(i)将步骤(h)得到的产品脱除模具和硅橡胶密封圈后，使用无水乙醇和去离子水的混合溶液反复浸泡洗涤3次，然后静置于25℃去离子水浴中恒温浸泡48h，期间更换去离子水3次，使其具有合适的溶胀率，取出并去除凝胶表面多余水分，得到复合凝胶。
实施例2
本实施例提供了一种复合凝胶，第一凝胶单体包含两种单体，即2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO2MA)和三乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯(MEO3MA)，两者的质量比为90:10；将0.6g第二凝胶单体[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(DMAPS)、1.8mg第二交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)、4.5mg第二光引发剂2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure2959)与1.4g去离子水混合，得到第二温敏凝胶材料，使得第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度为28℃，第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度为20℃；其余各参数以及制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种复合凝胶，除了将实施例2第一凝胶单体中的2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO2MA)和三乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯(MEO3MA)的质量比替换为MEO2MA:OEGMA300＝0:100，得到第一温敏凝胶材料；将0.6g第二凝胶单体[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(DMAPS)、6mg第二交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)、4.5mg第二光引发剂2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure2959)与2.4g去离子水混合，得到第二温敏凝胶材料，使得第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度为52℃，第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度为35℃；其余参数以及制备步骤与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种复合凝胶，除了将实施例1第一凝胶单体中2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO2MA)替换为OEGMA300，得到第一温敏凝胶材料；将第二凝胶单体中的第二交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)替换为聚(乙二醇)二丙烯酸酯(M.W.＝575g/mol)；使得第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度为64℃，第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度为55℃；其余参数以及制备步骤与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种复合凝胶，其中，第一凝胶层和第二凝胶层的厚度均为5.0mm，其余参数与实施例1相同。
本实施例提供了上述复合凝胶的制备方法，除了步骤(d)和步骤(h)中橡胶密封圈的厚度由1.0mm增加为5.0mm，其余参数以及制备步骤与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种复合凝胶，其中，第一凝胶层和第二凝胶层的厚度均为10.0mm，其余参数与实施例1相同。
本实施例提供了上述复合凝胶的制备方法，除了步骤(d)和步骤(h)中橡胶密封圈的厚度由1.0mm增加为10.0mm，其余参数以及制备步骤与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种复合凝胶，除了第一凝胶层与第二凝胶层之间未设置过渡层，且复合凝胶的制备方法中去除相应的步骤(b)、步骤(f)和步骤(g)，其余步骤与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种凝胶，只包含第一凝胶层，未包含第二凝胶层和过渡层，且凝胶的制备方法中去除相应的步骤(b)、步骤(c)、步骤(e)、步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)，其余步骤与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种凝胶，只包含第二凝胶层，未包含第一凝胶层和过渡层，且凝胶的制备方法中去除相应的步骤(a)、步骤(c)、步骤(e)、步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)，其余步骤与实施例1相同。
为了比较各实施例和对比例的技术效果，特设以下实验例。
实验例1
对各实施例和对比例提供的复合凝胶或凝胶在不同温度下的可见光透过率(550nm)、近红外光透过率(1650nm)以及黑体辐射产生的中红外光透过率(4000nm)进行静态检测。需要说明的是，因太阳辐射产生的可见光和近红外波长分别为380nm-780nm和780nm-2500nm，其中550nm左右的可见光辐射最强烈，故选择复合凝胶或凝胶在550nm的透过率作为可见光透过率的参考指标。对于近红外透过率，复合凝胶或凝胶在1650nm左右的透过率变化最显著，故选择在该波长下的红外波长透过率作为参考指标。根据普朗克黑体辐射定律，室温附近物体产生的中红外辐射波长为1-40μm，本实验例中选择变化最显著的4000nm(4μm)波长的中红外透过率作为参考指标。
具体的，不同温度下复合凝胶或凝胶的可见光透过率和近红外光透过率使用可见-近红外分光光度计(PerkinElmer,Lambda 750)进行测试，不同温度下复合凝胶或凝胶的中红外透过率使用红外光谱仪(Thermo-Scientific,iS10)进行表征，测试前在设定温度稳定10min，具体结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002620516940000241
Figure BDA0002620516940000251
实施例1和实施例3提供的复合凝胶在不同温度不同波长的透射率光谱图分别如图2和图3所示。结合附图以及表1中数据可以看出，本发明实施例1提供的具有双温度响应的复合凝胶在室温附近(20℃)具有优异的可见光和近红外光透射率，进而可保证充足的采光效率并能保证室内外热量平衡。当温度过高时(35℃)，复合凝胶的可见光透过率和中红外透过率都大幅下降，可以阻挡太阳辐射中占辐射热量分别为44％和53％的可见光和近红外辐射(780nm-2500nm)辐射，起到降低室内温度的效果，进而降低室内空调系统的能耗并提高舒适性。当室外温度过低(5℃)并低于室内温度时，此时复合凝胶会阻挡室内物体会产生的中红外(1-40μm)辐射到窗外，减少热量耗散，进而起到帮助室内保温的效果。此外，实施例1与实施例2、实施例3和实施例4的结果对比表明，可以通过分别改变第一凝胶相和第二凝胶相中单体的组成和比例来调控其最低临界共溶温度和最高临界共溶温度。实施例5和实施例6的结果表明可以通过改变第一凝胶相和第二凝胶相的厚度来调节复合凝胶对不同波长光线的透过率。
图4为对比例1提供的复合凝胶在不同温度不同波长的透射率光谱图。从对比例1的结果可以看出，不添加疏水过渡层会导致复合凝胶的临界共溶温度响应消失，这是因为在聚合过程中第二凝胶单体渗入第一凝胶单体网络中形成互穿网络结构造成的不良结果。对比例2和对比例3的结果表明，单独使用第一凝胶相或第二凝胶相并不能实现双温度响应的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (20)

1.一种复合凝胶，其特征在于，包括第一凝胶层、第二凝胶层和过渡层，所述过渡层设置于所述第一凝胶层和第二凝胶层之间；
其中，所述第一凝胶层采用具有最低临界共溶温度响应特性的第一温敏凝胶材料制成，所述第二凝胶层采用具有最高临界共溶温度响应特性的第二温敏凝胶材料制成，所述第一温敏凝胶材料的最低临界共溶温度高于所述第二温敏凝胶材料的最高临界共溶温度；
所述最低临界共溶温度为26-64℃，所述最高临界共溶温度为14-55℃；
所述第一温敏凝胶材料包括以下质量分数的原料：第一凝胶单体5-80％、第一交联剂0.1-5.0％、第一光引发剂0.5-2％和溶剂A 13-94.4％；
所述第一凝胶单体包括2-甲基-2丙烯酸-2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯、三乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯和聚乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合；所述第一交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合；所述第一光引发剂包括油溶性光引发剂；
所述第二温敏凝胶材料包括以下质量分数的原料：第二凝胶单体10-40％、第二交联剂0.1-2％、第二光引发剂0.5-2％和水56-89.4％；
所述第二凝胶单体包括[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、3-(甲基丙烯酰氨基)丙基二甲基(3-磺基丙基)铵内盐和丙烯酰基甘氨酰胺中的任意一种或者至少两种的组合；所述第二交联剂包括N,N′-亚甲基双丙烯酰胺；所述第二光引发剂包括水溶性光引发剂；
所述过渡层采用疏水材料制成；
所述疏水材料采用以下原料制成：有机硅氧烷、溶剂B和pH调节剂；
所述有机硅氧烷、溶剂B和pH调节剂的质量比为1:(19-99):(0.1-0.5)；
所述有机硅氧烷包括3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙酯、甲基丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷和三(甲氧基乙氧基)丙基酰氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合；所述溶剂B包括C1-C4的低碳醇。
2.根据权利要求1所述的复合凝胶，其特征在于，所述第一光引发剂包括1-羟基环已基苯基甲酮。
3.根据权利要求1所述的复合凝胶，其特征在于，所述溶剂A包括去离子水和乙醇。
4.根据权利要求3所述的复合凝胶，其特征在于，所述去离子水和乙醇的质量比为1：(1-4)。
5.根据权利要求1所述的复合凝胶，其特征在于，所述第二光引发剂包括2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
6.根据权利要求1所述的复合凝胶，其特征在于，所述溶剂B包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1所述的复合凝胶，其特征在于，所述pH调节剂包括有机酸。
8.根据权利要求7所述的复合凝胶，其特征在于，所述pH调节剂包括甲酸、乙酸和丙酸中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的复合凝胶，其特征在于，所述第一凝胶层的厚度为0.1-10mm。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的复合凝胶，其特征在于，所述第二凝胶层的厚度为0.1-10mm。
11.根据权利要求1-8任意一项所述的复合凝胶，其特征在于，所述过渡层的厚度为0.01-0.1mm。
12.权利要求1-11任意一项所述的复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供第一温敏凝胶材料、第二温敏凝胶材料和疏水材料；
将第一温敏凝胶材料制成第一凝胶层，在第一凝胶层表面涂覆疏水材料使其形成过渡层，然后在过渡层远离第一凝胶层的表面涂覆第二温敏凝胶材料使其形成第二凝胶层，得到复合凝胶。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供第一温敏凝胶材料、第二温敏凝胶材料和疏水材料；
将涂覆在模具表面的第一温敏凝胶材料在保护性气氛下进行原位光引发聚合反应，得到第一凝胶层；
将第一凝胶层远离模具的表面进行氧等离子体处理，然后涂覆疏水材料使发生接枝反应形成过渡层；
在过渡层远离第一凝胶层的表面涂覆第二温敏凝胶材料，然后在保护性气氛下进行原位光引发聚合反应使形成第二凝胶层，脱除模具，得到复合凝胶。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，在将第一温敏凝胶材料涂覆在模具表面之前，还包括将第一温敏凝胶材料进行超声分散、除氧和静置排气的步骤。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，第一温敏凝胶材料进行原位光引发聚合反应时的温度为0-25℃，时间为10-30min。
16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，氧等离子体处理时所采用的功率为100-500W，处理时间为30-240s。
17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，疏水材料发生接枝反应的时间为1-12h。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，在将第二温敏凝胶材料涂覆在过渡层远离第一凝胶层的表面之前，还包括将第二温敏凝胶材料进行超声分散、除氧和静置排气的步骤。
19.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，第二温敏凝胶材料进行原位光引发聚合反应时的温度为26-50℃，时间为10-30min。
20.一种智能窗户，其特征在于，包括权利要求1-11任意一项所述的复合凝胶或权利要求12-19任意一项所述的制备方法制得的复合凝胶。
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