随着人类社会的高速发展,能源消耗提高,CO₂排放量上升,全球气候恶化。2017年全世界用于供暖、通风和制冷的一次能源消耗占比高达43%,建筑能耗问题已不容忽视。智能窗能够根据外界环境变化改变太阳光透过率,从而减少夏季制冷和冬季采暖能耗,有利于建筑节能。聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是一种温敏性水凝胶,存在一个接近于室温的低临界相转变温度（LCST）,在LCST附近透过率会发生突变,且其相变前后不需要消耗额外的能量,制备成本低,是一种理想的智能窗用材料。然而,基于PNIPAM的智能窗在应用上仍面临一些问题:响应速率慢、低温性能及循环特性评价欠缺、相变机理不成熟等。针对上述问题,本论文开展了以下研究:在不同交联剂用量条件下,采用无皂乳液聚合法制备了一系列不同的PNIPAM微凝胶,并将其应用于智能窗,制备的微凝胶型智能窗在5 s内即完成肉眼可见的明显变色,极大提高了响应速率;PNIPAM微凝胶相变前后无体积收缩现象发生,解决了普通PNIPAM凝胶的体积变化问题。分析了交联剂用量对微凝胶粒径、LCST、光学性能等的影响规律:交联剂用量增大,微凝胶粒径减小,LCST增加,相变前可见光透射比下降。制备了一系列不同厚度、不同PNIPAM含量的微凝胶夹层,测试了其透过率,探究了PNIPAM含量及夹层厚度对智能窗光学性能的影响。夹层厚度与PNIPAM含量对智能窗太阳光调制效率的影响趋势相同:一定范围内,夹层厚度或PNIPAM含量增大,太阳光调制效率增强。历经40次热循环后智能窗仍保持良好的太阳光调制效率;对其进行7次低温冷冻循环,发现低温冷冻对微凝胶智能窗的循环特性和太阳光调制效率没有影响,表现出良好的抗冻性。针对当前PNIPAM水凝胶相变机理仍不明确的问题,为了更好开发利用PNIPAM水凝胶,借助计算机模拟方法对其温敏机理进行深入研究。首先,构建了单体模型,对分子结构及电荷分布进行分析。然后,利用分子动力学模拟了单体单元在微溶液中相变前后的行为。最后,构建了PNIPAM高分子链,并模拟了相变前后分子链构象的转变,较好地解释了PNIPAM凝胶的相变机理。