電致變色玻璃在建筑節(jié)能應(yīng)用與發(fā)展

【中玻網(wǎng)】引言

　　近年來節(jié)能低碳材料已成為的研究熱點，具有陽光輻射控制功能的窗戶玻璃越來越受到科研人員的重視，在商業(yè)建筑、大型建筑和高等住宅等方面都有很大的應(yīng)用前景。目前能夠應(yīng)用在陽光控制玻璃的技術(shù)[1]有電致變色技術(shù)、氣致變色技術(shù)、光致變色技術(shù)、熱致變色技術(shù)、液晶技術(shù)等，其中電致變色技術(shù)很具有實現(xiàn)大面積產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的潛力。很早在1969年，S.K.Deb初次發(fā)現(xiàn)了無定形WO3薄膜具有電致變色性能，并提出了“氧空位色心”機(jī)理，由此開啟了電致變色的研究。20世紀(jì)80年代美國科學(xué)家C.M.Lampert和瑞典科學(xué)家C.G.Granqvist等人[2，3，4，5]提出了以電致變色膜為基礎(chǔ)的一種新型節(jié)能窗，即靈巧節(jié)能調(diào)光窗(smart window)。1994年德國人利用電致變色新技術(shù)制成了歐洲一面利用電致變色可控制的玻璃外墻[6]。2007年P(guān)PG Aerpospace公司展示出應(yīng)用在波音787飛機(jī)上的電致變色窗材料，由暗到亮共有5個不同級別[7]。使用電致變色技術(shù)制備的玻璃材料在電場作用下具有光吸收透過的可調(diào)節(jié)性，可以有效的控制外界的熱輻射和內(nèi)部的熱擴(kuò)散，減少建筑為保持室內(nèi)溫度必須消耗的大量能源，具有巨大市場應(yīng)用前景。

　　1、電致變色玻璃的基本結(jié)構(gòu)

　　電致變色玻璃的基本結(jié)構(gòu)都是由兩片玻璃基材和夾在其中的五層薄膜材料構(gòu)成，如圖1所示，透明導(dǎo)電層（TC）與玻璃基材一起構(gòu)成透明導(dǎo)電玻璃作為透明電較，通常采用的透明導(dǎo)電層材料有氧化銦錫（ITO）、摻鋁氧化鋅（AZO）膜等。離子儲存層（CE）起離子平衡作用，用于提供和儲存變色所需的離子，一般使用可逆氧化還原物質(zhì)。離子導(dǎo)體層（IC）用于傳導(dǎo)變色反應(yīng)過程中所需的離子。電子變色層（EC）是整個電致變色玻璃的核心，是變色反應(yīng)發(fā)生層。

　　圖1電致變色玻璃的基本結(jié)構(gòu)

　　用于電致變色層的電致變色材料通常分為無機(jī)材料和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系材料兩大類[8]。無機(jī)電致變色材料的典型代表是WO3，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)多種以WO3為功能材料的電致變色器件。此外，MoO3、TiO2和NiOx也日益受到研究人員的重視，是具有應(yīng)用前景的下一代電致變色材料。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色材料主要有聚噻吩類及其衍生物、紫羅精類、四硫富瓦烯、金屬酞菁類化合物等。以紫羅精類為功能材料的電致變色材料已經(jīng)得到實際應(yīng)用，使用范圍很廣的液體電致變色材料是紫羅堿（二溴二庚基紫羅堿）的水溶液。