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變色玻璃中的黑科技

發(fā)布日期:2021-04-23??瀏覽次數(shù):1152
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核心提示:姬曉培 攝這年頭,啥東西都講究一個智能,智能手機、智能電視、智能手表、智能音箱已經走入千家萬戶,就連玻璃都開始走向智能了。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(tài)。根據(jù)變色原理的不同,變色玻璃可以分為光致變色玻璃、
 

姬曉培 攝

 

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、智能音箱已經走入千家萬戶,就連玻璃都開始走向智能了。

 

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(tài)。

 

根據(jù)變色原理的不同,變色玻璃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(wěn)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,在室內是正常的眼鏡,而到了室外就可以變?yōu)槟R使用。

 

坐過波音787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(jié)窗戶顏色和明暗的按鈕,共有5種不同的狀態(tài),乘客可以根據(jù)需要調亮或調暗玻璃,當然特殊情況下,機長也可以統(tǒng)一控制窗戶的顏色。

 

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,叫作電致變色玻璃。

 

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(tài)。電致變色玻璃通常由透明導電層、電致變色層、電解質層、離子存儲層幾層結構組成。

 

了解了電致變色玻璃的結構后,那么它的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(fā)生化學反應,使玻璃呈現(xiàn)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(xiàn)對顏色深淺的調節(jié)。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(tài)。

 

有了電致變色玻璃,即便是在白天也可以把窗戶調至最暗的顏色,喜歡看風景的朋友也可把窗戶調至不同的顏色。想象一下,未來將電致變色玻璃用在汽車上,就再也不用貼膜了,用在家里的窗戶上,窗簾也將面臨被取代的風險。

 

提到電致變色玻璃,就不得不提到另一種也是通過電來改變狀態(tài)的電控霧化玻璃,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(tài)。

 

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(tài)下,液晶分子無規(guī)則排列,光線被液晶分子散射到各個方向,使玻璃呈現(xiàn)霧化狀態(tài);通電時,液晶分子變?yōu)橛幸?guī)則定向排列,使光線能夠正常通過,從而呈現(xiàn)透明狀態(tài)。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(tài)在使用時可以保護個人隱私,透明狀態(tài)可以使空間更敞亮。(作者系中國科技館網絡科普部工程師)

 

科普時報

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