}
./t20200109_937148_taonews.html
培養姬
首頁  >  專題  >  學姐來了  >  培養姬

玻璃也智能——變色玻璃中的黑科技

圖文:培養姬

導語:這年頭,啥東西都講究一個智能,智能手機、智能電視、智能手表、智能音箱等等已經走入千家萬戶,就連玻璃都開始走向智能了。本期專欄,我們就來聊一聊可以變色的智能玻璃。

變色玻璃是指在一定的條件下(比如光照、溫度、電場、表面施加壓力等)會改變顏色的玻璃,而且當這些施加的條件消失后又能恢復到初始狀態,也就是變色是可逆的。根據變色原理的不同,可以分為光致變色玻璃、熱致變色玻璃、電致變色玻璃和力致變色玻璃等,其中最常見的就是光致變色玻璃和電致變色玻璃了。

光致變色玻璃

光致變色玻璃是在玻璃原料中加入特殊的感光材料制作而成,最常見的是使用鹵化銀。鹵化銀本身是無色的,但是在遇到陽光照射時不穩定,容易分解成為銀原子和鹵素原子,銀原子聚集在一起形成膠體,這種膠體銀對光有很強的吸收能力,玻璃顏色因此會變暗。當去除陽光照射后,銀原子和鹵素原子又會重新反應結合成無色的鹵化銀,玻璃又會恢復透明。

光致變色玻璃最成功的應用就是眼鏡片了,在室內的時候就是正常的眼鏡,而到了室外又可以變為墨鏡使用。這種玻璃大家應該不是很陌生,相信大家身邊多多少少都有戴變色眼鏡的小伙伴,室外照大合影的時候那絕對是人群中最靚的仔。

電致變色玻璃

坐過波音787的朋友(尤其是跟學姐一樣喜歡坐窗戶邊的朋友)可能會注意到,它的窗戶十分特殊,沒有遮光板,取而代之的是一個可以調節窗戶顏色和明暗的按鈕,共有5種不同的狀態。乘客可以根據需要調亮或調暗玻璃,當然特殊情況下,機長也可以統一控制窗戶的顏色。

波音787沒有遮光板的窗戶和調光按鈕

 

不同顏色的窗戶

這是怎么做到的呢?顯然上述的光致變色玻璃已經不能滿足需求了,畢竟外界光照條件是人為控制不了的,光致變色玻璃的明暗也就自然無法隨心所欲。波音787所用的玻璃是一種可以通過用電來控制玻璃顏色明暗的玻璃,叫做電致變色玻璃。

電致變色玻璃是在兩層玻璃基層中間加上導電介質,通過外加電場或電流來改變中間介質的顏色和透明度,從而改變玻璃的顏色狀態。電致變色玻璃通常由如下圖所示的幾層結構組成。

透明導電層——是一層導電薄膜,具有很高的光通過率和電導率。普通玻璃本身是不能導電,加上兩層透明導電層之后,便可以形成導電玻璃,透明導電層的好壞直接影響著電致變色玻璃的性能。

電致變色層——是電子和離子的混合導體,是電致變色玻璃的核心部分,在電場作用下可以發生顏色改變。需要有較大的色光調節范圍、較好的循環穩定性和較短的響應時間。

電解質層——用于傳導變色反應過程中所需的離子。需要有高的離子透過率、低的電子透過率,目的是盡可能的只讓離子通過,而阻攔電子通過。

離子存儲層——也是電子和離子的混合導體,用于提供和儲存變色所需要的離子,一般使用可逆的氧化還原物質。

了解了它的結構,那么具體原理是怎樣的呢?玻璃的導電層加上電壓之后,離子存儲層內的離子通過電解質層,進入電致變色層,與電致變色層的物質結合發生化學反應,使玻璃呈現特定的顏色。電壓的大小會影響進入電致變色層離子的多少,通過控制電壓的大小就可以實現對顏色深淺的調節。斷電后,離子從電致變色層通過電解質層又回到離子存儲層,玻璃又恢復到初始的狀態。

是不是很神奇?有了電致變色玻璃,即便是在白天,把窗戶調至最暗的顏色,便可營造夜晚的氛圍,仿佛深邃的夜空就在身旁,讓你即刻入眠。喜歡看風景的朋友,把窗戶調至不同的顏色,也會有驚喜哦。有了這款變色玻璃,遮光、看風景兩不誤!

自然光和偏暗光下的窗外

自然光和偏暗光下的風景

自然光和偏暗光下的日落

想象一下,未來將電致變色玻璃用在汽車上,就再也不用去貼膜了;用在家里的窗戶上,好像也就沒有窗簾什么事兒了,窗簾也將面臨被取代的風險。要說這種玻璃的缺點,那大概就是貴了!

電控霧化玻璃

提到電致變色玻璃,就不得不提另一種也是通過電來改變狀態的玻璃:通過一個開關按鈕即可控制玻璃變成霧化或者透明兩種狀態,我們把它叫做電控霧化玻璃。

這又是什么原理呢?

電控霧化玻璃是在兩層玻璃中間有一層調光膜,調光膜中有液晶物質。在自然狀態下,液晶分子無規則排列,光線被液晶分子散射到各個方向,使玻璃呈現霧化狀態;通電時,液晶分子變為有規則定向排列,使光線能夠可以正常通過,從而呈現透明狀態。

無論是在酒店還是家里的淋浴間,這種玻璃都十分實用,霧化狀態在使用時可以保護個人隱私,透明狀態又可以使空間更敞亮。有朋友可能要擔心了,電控霧化玻璃用在浴室或衛生間,萬一停電了怎么辦?玻璃變透明了豈不是很尷尬?有這種擔憂的朋友,學姐不得不批評你,沒有認真看文章。這種玻璃在通電時才透明,斷電時是霧化狀態,所以完全不用擔心。只要別把控制開關的按鈕放在外面,你就是安全的。

當然,電控霧化玻璃也可以用在家里的各種窗戶上,這樣窗簾又可以下崗了。不禁感慨,真是科技改變生活啊!

(本文部分圖片來自網絡,如有版權問題,請與我們聯系) 

參考文獻:

[1].電致變色玻璃的結構及組成[J].江蘇建材,2019(04):81.

[2]宋宇,童帥.電致變色玻璃研究及應用[J].玻璃,2014,41(12):40-43.

[3]徐美君. 光致變色玻璃原理及應用[N]. 中國建材報,2013-09-02(003).

本文是中國數字科技館(www.ksnffm.live)原創內容,轉載請注明出處和作者,否則我們將依法追究侵權責任。
分享到:
【請勿移動和刪除】培養姬的介紹

培養姬


  “(敲黑板)注意了注意了,要劃重點了!”
  S學園三年級的大小姐。職務是學習委員,成績優異且非常認真,私下里很好相處。有什么問題請教她絕對沒錯。

©2011-2020 版權所有:中國數字科技館
未經書面許可任何人不得復制或鏡像
京ICP備11000850號 京公網安備11010502039775號
信息網絡傳播視聽節目許可證0111611號
國家科技基礎條件平臺
中华彩票网