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【中玻網(wǎng)】用于建筑窗戶(hù)的材料在建筑中扮演著(zhù)重要的角色,它非常大地影響了人們的感官和室內居住的舒適度。建筑的窗戶(hù)實(shí)際上是一個(gè)綜合系統,它不僅影響著(zhù)能量和物質(zhì)的流動(dòng),而且能根據環(huán)境的變化改變自身的通透性,達到節能美觀(guān)的目的。自從2000年初次應用,相關(guān)的變色玻璃技術(shù)展示了非常大的優(yōu)勢,因此被廣泛應用于新型節能建筑中。并且由于減少了窗戶(hù)附近能引起人們的不適的反射眩光,這種變色玻璃受到越來(lái)越多人們的接受認可。通常來(lái)說(shuō),一般的窗戶(hù)玻璃具有透射可見(jiàn)光,反射紅外光的特性,這種特性就使得冬季陽(yáng)光能透過(guò)玻璃窗使室內溫暖,而夏季可見(jiàn)光透過(guò)窗戶(hù)使室內溫度過(guò)高,在室內必須采用電扇空調等降溫措施,使能耗增加。變色玻璃受到外界環(huán)境的變化,改變玻璃的顏色透光率,從而環(huán)保節能。變色玻璃根據變色原理可以分為,電致變色玻璃,光致變色玻璃,氣致變色玻璃,熱致變色玻璃等,可以不同程度的改變玻璃的透光性,實(shí)現對太陽(yáng)光的調節。
變色玻璃的分類(lèi)
電致變色玻璃電致變色材料由于受到外部電流發(fā)生反應,發(fā)生氧化還原反應,不同的狀態(tài)具有不同的顏色,能夠自主的可逆的改變材料的顏色,因此這些顯色材料可以根據使用者的需要,改變材料的對太陽(yáng)光的光學(xué)特性和吸附特性。電致變色器件一般由電致變色材料層,電解液,離子儲存層和透明的導電電較組成,當加上電壓時(shí)透明變色材料變色,當加上反向電壓時(shí)材料又變回透明。無(wú)機變色材料在市場(chǎng)中應用十分廣泛,表1中列舉了常見(jiàn)的無(wú)機變色材料以及對應的還原態(tài)和氧化態(tài)顏色,以WO3為電致變色材料的器件已經(jīng)實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化。
表1各種電致無(wú)機變色材料
光致變色玻璃
光致變色玻璃是指在一束太陽(yáng)光的照射下自動(dòng)吸收太陽(yáng)光而發(fā)生變色,在另一束光或熱照射后又恢復為原來(lái)狀態(tài)的一種玻璃,它的基本原理是化合物A在吸收光子后轉變?yōu)榛衔顱,兩種物質(zhì)的吸收光譜或者折射率發(fā)生明顯變化,銀鹵化物光致變色玻璃的基本組成是鹵化銀,沙,氧化硼,物質(zhì)材料和少量的銅。銅主要作為增敏劑,增加暗敏感程度,通過(guò)標準加工工藝獲得玻璃。
氣致變色玻璃
在所有新興的動(dòng)態(tài)玻璃技術(shù)中,除了電致變色玻璃技術(shù)外,在某些產(chǎn)品中氣致變色玻璃也已經(jīng)較為成熟。相比電致變色玻璃器件,氣致變色玻璃具有制作工藝簡(jiǎn)單,轉變速度快,制作成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。氣致變色玻璃是通過(guò)將一個(gè)氣體敏感層暴露在稀釋的氫或氧氣中而達到的,氣色層是由薄而多孔的WO3薄膜覆蓋于鉑或鈀上(薄膜厚度小于1 um)增強H2的解離,暴露于多孔WO3薄膜中的氫會(huì )經(jīng)過(guò)化學(xué)還原而使玻璃暗化,當氧氣被引入的時(shí)候氫會(huì )被轉化為水,再次變?yōu)橥该。正常情況下,WO3是透明態(tài)的,但是暴露在H2中導致其變?yōu)镠WOx,顯示的顏色為深藍色,氫氣的濃度越高顏色越深,具有更強的紅外過(guò)濾效果,更高轉變速率。
熱致變色玻璃熱致變色玻璃主要的一部分是熱致變色材料,熱致變色材料會(huì )隨著(zhù)溫度的變化改變顏色。如下圖1所示,熱致變色材料能夠通過(guò)改變玻璃的透過(guò)和反射性能,減少不必要的太陽(yáng)能的得進(jìn)而減少建筑的能源消耗。
圖1熱致變色玻璃的連續變色現象
相比較而言,幾乎所有的無(wú)機材料都具有隨溫度變化改變顏色的能力,這些材料在不同溫度下的電子性能造成了這種熱致變色效果。
表2熱致變色材料
變色玻璃有多種多樣的用途,在航空航天,汽車(chē),顯示器,建筑窗戶(hù)等多個(gè)方面應用,變色玻璃的包含范圍廣泛,研究人員在不斷的探索新的變色玻璃體系,創(chuàng )變新產(chǎn)工藝。就目前而言,電致變色玻璃,光致變色玻璃,氣致變色玻璃,熱致變色玻璃他們各自仍然存在自身的局限。對于電致變色玻璃而言,電致變色玻璃大多是“三明治”結構的器件,制作起來(lái)工藝較為復雜,原材料較為昂貴,造成電致玻璃器件生產(chǎn)成本較高。此外,電致變色材料做建筑物玻璃的話(huà),環(huán)境使用溫度約為-10~40℃,而目前的電致變色器件在高溫或低溫下的循環(huán)壽命都欠佳。光致變色玻璃的明暗度和褪色速度是光致變色玻璃使用過(guò)程中非常重要的兩個(gè)性質(zhì),除了與玻璃的制作工藝相關(guān)外,還與工作環(huán)境密切相關(guān),如同樣的光照輻射下,光致變色玻璃冬天低溫時(shí)比夏天高溫時(shí)變暗時(shí)顯得更深,同時(shí)褪色速度相比夏天慢一些,在溫度過(guò)高時(shí)甚至不變色,溫度過(guò)低時(shí)不褪色,降低光致變色玻璃對溫度的依賴(lài)性也是一個(gè)重要的研究方向。氣致變色玻璃的變色器件結構相對簡(jiǎn)單,但時(shí)生產(chǎn)成本較高,想要將其大規模的應用首先需要從制備簡(jiǎn)單,成本低廉兩者入手,如何才能制備出高性能,廉價(jià)的氣致變色器件才能夠具有廣泛的應用前景。熱致變色玻璃材料通常都有一個(gè)變色溫度,在變色溫度的上下顯示出不同的光學(xué)性質(zhì),應用與智能窗中,變色溫度需要在室溫附近,因此選擇合適的熱致變色材料,研發(fā)低溫變色玻璃,具有深遠意義。
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