涂層涂出來的優(yōu)點(diǎn)智能玻璃

【中玻網(wǎng)】目前，住宅使用的窗戶都安裝著普通玻璃，雖然采光效果很好，但是每當(dāng)夏天，明晃晃的陽光毫無阻擋地照進(jìn)房間，給人的感覺就不僅僅是采光好了，那炎熱的感覺讓每個(gè)人都難以忍受。近日，上海大學(xué)的課題組發(fā)明了一扇智能窗戶，這扇窗戶的特點(diǎn)就是能夠通過玻璃表面的涂層根據(jù)環(huán)境調(diào)整自身的物質(zhì)形態(tài)，以起到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用。
　　
　　超過一定溫度，智能玻璃就變身，反射太陽光
　　
　　二氧化釩在這種智能玻璃中通過自身狀態(tài)的改變起到調(diào)節(jié)溫度的作用—在溫度低的時(shí)候透明，溫度上升時(shí)，就會變成一種不透明的狀態(tài)，起到反射太陽光的作用。
　　
　　根據(jù)報(bào)道，上海大學(xué)研制的這種智能玻璃的表面附著著一層二氧化釩薄膜，這種物質(zhì)在不同溫度的條件下，其化學(xué)結(jié)構(gòu)也各不相同—在溫度低于68℃時(shí)，二氧化釩是一種透明的物質(zhì)；當(dāng)溫度高于68℃時(shí)，二氧化釩則會展現(xiàn)出金屬特質(zhì)，變成不透明的物質(zhì)，可以用來反射光照，達(dá)到降低室內(nèi)溫度的作用。在智能玻璃的應(yīng)用中，實(shí)驗(yàn)人員會在實(shí)驗(yàn)室中對二氧化釩材料進(jìn)行加工，改變它的相變臨界溫度。比如，將發(fā)生變化的溫度設(shè)置在30℃，這樣在30℃以下時(shí)，玻璃保持透明，當(dāng)溫度高于30℃之后，二氧化釩薄膜就會發(fā)生變化，反射太陽光，隔絕熱量。
　　
　　對于這種智能窗戶采用的物質(zhì)，天津工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授趙永男介紹說：“在材料學(xué)領(lǐng)域中，有一些物質(zhì)是對光或者溫度比較敏感的，在不同的光照或溫度條件下，它的化合價(jià)和晶體結(jié)構(gòu)會發(fā)生一些改變，進(jìn)而發(fā)生變色或者變成不透明的物質(zhì)。舉一個(gè)日常生活中常見的例子，我們戴的變色太陽鏡，其鏡片中就有一些無機(jī)顆粒，遇到光照時(shí)鏡片的顏色就會變深，遮擋太陽光。而二氧化釩這種物質(zhì)也是很容易改變自己的化合價(jià)的，在化合價(jià)發(fā)生改變的同時(shí)，這種物質(zhì)的物理性質(zhì)也會發(fā)生一定的改變。二氧化釩在這種智能玻璃中通過自身狀態(tài)的改變起到調(diào)節(jié)溫度的作用同這個(gè)是一個(gè)原理—在溫度低的時(shí)候透明，溫度上升時(shí)，就會變成一種不透明的狀態(tài)，起到反射太陽光的作用。”
　　
　　許多玻璃都很“智能”，未來或能凈化空氣
　　
　　減反增透玻璃：在玻璃的表層涂上一層物質(zhì)，減少玻璃的反射作用，增加透光能力，能夠讓更多的光穿透玻璃而不被反射；
　　
　　自清潔玻璃：在玻璃的表面噴涂金屬氧化物涂層，在光照的作用下，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體，氣體揮發(fā)帶走表面的污物。
　　
　　其實(shí)，在這種自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的智能玻璃問世之前，已經(jīng)有幾種帶有類似功能的玻璃投入使用了。趙永男為我們舉了幾個(gè)例子：“比如說減反增透玻璃，這種玻璃也是在玻璃的表層涂上一層物質(zhì)，減少了玻璃的反射作用，增加透光能力，能夠讓更多的光穿透玻璃而不被反射；還有一種自清潔玻璃，我們現(xiàn)在的高層建筑外玻璃幕墻的清潔是一個(gè)非常危險(xiǎn)的工作，而這種自清潔玻璃也是在玻璃的表面噴涂金屬氧化物涂層，在光照的作用下，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體，氣體揮發(fā)帶走表面的污物；還有的自清潔玻璃則是利用鍍膜來減少玻璃表面的附著力和親疏水性，這樣，污染物在玻璃表面的附著力就變差，隨著下雨的沖刷就會被雨水帶走，大大提升了玻璃的抗污能力。”除了單一功能的智能玻璃外，在未來還有一種可能，就是設(shè)計(jì)多層噴涂，讓一塊玻璃同時(shí)具有抗污、調(diào)節(jié)溫度功能，甚至還有凈化空氣等多種功能。“在實(shí)際操作中，我們可以對玻璃進(jìn)行多層涂層，讓幾種功能集于一身，這當(dāng)然需要研究人員在研制的時(shí)候進(jìn)行一些設(shè)計(jì)，怎樣把多種涂層涂上去，同時(shí)還要保證一種功能涂層同另外一種功能涂層之間不會出現(xiàn)干擾和反應(yīng)，比如可以在不同功能涂層間夾上一層惰性涂層將它們間隔開來。”
　　
　　在解決太陽能問題上起作用
　　
　　將高分子顆粒物二氧化釩做成玻璃窗鍍膜，并采用數(shù)值模擬的方法準(zhǔn)確設(shè)計(jì)顆粒的尺寸及其在聚合物基體中的分散狀態(tài)，確保入射的太陽光可以到達(dá)位于四周的太陽能電池而發(fā)電。
　　
　　在上海大學(xué)制作智能玻璃的未來設(shè)想中，也希望能在解決能源問題上為人類提供一臂之力。在報(bào)道中，課題組將高分子顆粒物二氧化釩做成玻璃窗鍍膜，并采用數(shù)值模擬的方法準(zhǔn)確設(shè)計(jì)顆粒的尺寸及其在聚合物基體中的分散狀態(tài)，確保入射的太陽光可以到達(dá)位于四周的太陽能電池而發(fā)電。在計(jì)算機(jī)上的模擬結(jié)果表明，這種技術(shù)應(yīng)用在5平方米的玻璃窗上，目前較高的發(fā)電功率約為34瓦。
　　
　　對于這一設(shè)想，趙永男表示，目前我們在太陽能領(lǐng)域非常大的問題是全壽命成本過高和能量轉(zhuǎn)化率過低，太陽能電池在使用中雖然利用了光能，但是在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的能耗還是比較高的。此外，目前投產(chǎn)的單晶硅、多晶硅太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化率也只在20%左右，二氧化鈦燃料敏化電池的轉(zhuǎn)化率也不會高于這個(gè)數(shù)字。不過，既然這一設(shè)想已經(jīng)提出，就會有人在這一方面進(jìn)行研究和探索，未來，整合多種功能于一身的智能玻璃將不是夢想。