電致變色玻璃在建筑節(jié)能應(yīng)用與發(fā)展

　　2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系類電致變色窗和其市場前景

　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系類電致變色玻璃一般由直接沉積TCO膜（這層TCO膜作為透明電較）的兩片導(dǎo)電玻璃構(gòu)成，把帶有電較的兩片導(dǎo)電玻璃邊緣密封起來構(gòu)成一個(gè)單元，透明導(dǎo)電膜朝內(nèi)且留有空隙，將紫羅堿等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色材料注入這個(gè)空隙中，終會(huì)構(gòu)成電致變色玻璃。Cummins等人[9]報(bào)道了一種使用納米晶材料的變色器件，其變色機(jī)理是施加電壓后紫羅精被還原變成藍(lán)色，使吩噻嗪氧化成紅色，從而使器件呈現(xiàn)藍(lán)紅色。汽車后視鏡就是利用這種電致變色效應(yīng)生產(chǎn)的玻璃產(chǎn)品，并且可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)和銷售。在美國，電致變色汽車后視鏡己成為汽車制造商提供的標(biāo)準(zhǔn)配置，如Gentex公司[10]近幾年為一百多種汽車品牌制造了一千多萬個(gè)電致變色后視鏡，對可見光譜的透過率可調(diào)整范圍大約在20％-80％左右，可以防止眩光，能很好的滿足汽車安全駕駛的需求。

　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色材料種類相對較多，并且具有成本低、循環(huán)性好、變色響應(yīng)時(shí)間快和變換顏色種類多等優(yōu)點(diǎn)[11]。但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色材料的化學(xué)穩(wěn)定性和抗輻射能力較差，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色玻璃在室外（如天窗）應(yīng)用，其使用壽命會(huì)變短。法國圣戈班公司幾年前已經(jīng)生產(chǎn)出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色玻璃產(chǎn)品“Privalite”，并投入市場。但由于化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性等因素的限制，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色玻璃在建筑節(jié)能上應(yīng)用的可能性較小，更適合作為室內(nèi)裝飾用的玻璃材料。

　　3、無機(jī)類電致變色窗和其市場前景

　　無機(jī)類電致變色材料一般使用過渡金屬或其衍生物[12]，其結(jié)構(gòu)一般由直接沉積TCO膜的兩片導(dǎo)電玻璃，其中一片鍍有一層厚約300nm的陰較變色的電致變色材（EC）；另一片鍍有厚度幾乎相同的陽較變色的電致變色材料作為離子儲(chǔ)存層（CE）。帶有電較的兩片玻璃邊緣密封起來構(gòu)成一個(gè)單元，兩片玻璃之間填充滿固態(tài)電解質(zhì)或者液態(tài)電解質(zhì)作為離子導(dǎo)體層。

　　很早C.G.Granqvist綜述了WO3等無機(jī)變色材料的研究進(jìn)展[2]，引起了世界范圍內(nèi)的研究熱潮。美國試用Ucolite電致變色天窗[13]，就是使用直流電增加薄膜的變暗效果，可以有效的對陽光進(jìn)行控制，此天窗已經(jīng)在美國亞利桑那州試用。目前世界上有三家企業(yè)在生產(chǎn)全固態(tài)電致變色玻璃的靈巧窗，美國SAGE Electrochromics，德國EControl-Glas和德國Gesimat。各廠家生產(chǎn)的電致變色靈巧窗的性能參數(shù)如表1所示

　　表1全固態(tài)電致變色靈巧窗生產(chǎn)廠家及其性能參數(shù)

　　各企業(yè)生產(chǎn)的無機(jī)電致變色玻璃的很大尺寸是120×220 cm2，不能滿足大面積、大規(guī)模使用的需求，所以研究更大單片面積的電致變色玻璃是未來研究的另一熱點(diǎn)。

　　無機(jī)電致變色材料相對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色材料而言，雖然在色彩的多樣性和響應(yīng)速度不具備優(yōu)勢，但其具有性能穩(wěn)定、耐候性強(qiáng)、與玻璃基板粘附力強(qiáng)和易于大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在建筑物上的應(yīng)用前景要好于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色材料。無機(jī)電致變色玻璃可以制成具有可控陽光透過率功能的中空玻璃。

　　4、大面積電致變色玻璃應(yīng)用前景

　　隨著人們對戶外建筑的實(shí)用性和觀賞性的要求越來越高，小尺寸的玻璃門窗顯然已經(jīng)不能滿足人們的需求，而制備大面積板材的電致變色玻璃面臨著很多困難。首先，由于電致變色玻璃的多層膜結(jié)構(gòu)組成，需要選用先進(jìn)的鍍膜技術(shù)來保證大面積的膜層均勻性。其次，越大尺寸電致變色玻璃，越難以實(shí)現(xiàn)著褪色的均勻一致性。越大尺寸電致變色玻璃，對實(shí)現(xiàn)均勻地變色和顏色恢復(fù)所需要的電流要求也就越高，考慮到所采用的材料的電化學(xué)性能，不可能無限度地提高工作電壓，所以大電流很難均勻地分布在整個(gè)玻璃上，這樣就會(huì)產(chǎn)生顏色差異，從而影響視覺上的美觀。另外，無機(jī)變色材料雖然在穩(wěn)定性、耐候性上有優(yōu)勢，但是其色彩較為單一，響應(yīng)時(shí)間較長。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系變色材料的性能正好相反，如何互補(bǔ)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系無機(jī)其劣勢制備出性能優(yōu)異色彩多樣的電致變色玻璃也是現(xiàn)在的研究難題。由于電致變色玻璃獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，需要兩片性能優(yōu)異的TCO玻璃基板和多層功能膜以實(shí)現(xiàn)電致變色效果，其高昂的制造成本也是制約其大規(guī)模應(yīng)用的因素之一。

　　5、展望

　　雖然電致變色玻璃在戶外建筑上的應(yīng)用還有很多問題，但是由于地球資源的日益枯竭，節(jié)能環(huán)保主題必然指導(dǎo)著如今的科學(xué)研究方向，相信像目前諸如電致變色玻璃之類的建筑物節(jié)能材料必然會(huì)打破其科研瓶頸，終會(huì)走向大面積產(chǎn)業(yè)化，其廣泛應(yīng)用到人們的實(shí)際生活中的一天會(huì)到來。