變色玻璃為什么能變色 給玻璃上顏色的方法

        玻璃隔風(fēng)透光、性能穩(wěn)定，各種類型由于使用場合不同而具備不同的特性，適用范圍非常廣。我們在挑選玻璃時(shí)，除了關(guān)注價(jià)格以外，還應(yīng)對其種類和性能有一定了解，揚(yáng)長避短，才能夠找到更適合使用的材料。我們收集資料編撰了這篇文章，幫助大家了解變色玻璃的工作原理，并介紹幾種給玻璃上色的方法。

一、變色玻璃為什么能變色

        在適當(dāng)波長光的輻照下改變其顏色,而移去光源時(shí)則恢復(fù)其原來顏色的玻璃.又稱光致變色玻璃或光色玻璃.變色玻璃是在玻璃原料中加入光色材料制成.此材料具有兩種不同的分子或電子結(jié)構(gòu)狀態(tài),在可見光區(qū)有兩種不同的吸收系數(shù),在光的作用下,可從一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變到另一種結(jié)構(gòu),導(dǎo)致顏色的可逆變化,常見的含鹵化銀變色玻璃,是在鈉鋁硼酸鹽玻璃中加入少量鹵化銀(AgX)作感光劑,再加入微量銅、鎘離子作增感劑,熔制成玻璃后,經(jīng)適當(dāng)溫度熱處理,使鹵化銀聚成微粒狀而制得.當(dāng)它受紫外線或可見光短波照射時(shí),銀離子還原為銀原子,若干銀原子聚集成膠體而使玻璃顯色;光照停止后,在熱輻射或長波光(紅光或紅外)照射下,銀原子變成銀離子而退色.鹵化銀變色玻璃的特點(diǎn)是不容易疲勞,經(jīng)歷30萬次以上明暗變化后,依然不失效,是制作變色眼鏡常用的材料.變色玻璃還可用于信息存儲(chǔ)與顯示、圖像轉(zhuǎn)換、光強(qiáng)控制和調(diào)節(jié)等方面.

        含有溴化銀(或氯化銀)和微量氧化銅的玻璃是一種變色玻璃.當(dāng)受到太陽光或紫外線的照射時(shí),其中的溴化銀發(fā)生分解,產(chǎn)生銀原子 ( AgBr==Ag+Br ).銀原子能吸引可見光,當(dāng)銀原子聚集到一定數(shù)量是,射在玻璃上的光大部分被吸收,原來無色透明的玻璃這時(shí)就會(huì)變成灰黑色.當(dāng)把變色后的玻璃放到暗處時(shí),在氧化銅的催化作用下,銀原子和溴原子又會(huì)結(jié)合成溴化銀( Ag+Br==AgBr ),因?yàn)殂y離子不吸收可見光, 于是,玻璃又會(huì)變成無色透明.這就是變色玻璃變色的基本原理.

        用變色玻璃制作窗玻璃,可使烈日下透過的光線變得柔和且有陰涼之感.變色玻璃也可用于制作太陽鏡片.

二、給玻璃上顏色的方法

        向玻璃原料中添加能夠形成著色離子、化合物膠體及金屬膠體粒子的物質(zhì),使之呈現(xiàn)不同顏色的工藝,按照著色機(jī)理可分四種類型:

        ①離子著色.是向玻璃料中添加鈷(Co)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、銅(Cu)等過渡元素的化合物,以離子狀態(tài)存在于玻璃中,由于它們的價(jià)電子在不同能級(基態(tài)和激發(fā)態(tài))之間躍遷,引起對可見光的選擇吸收而著色,如鈷藍(lán)、錳紫、鎳綠等顏色玻璃.

        ②化合物膠體粒子著色.是向含鋅(ZnO)的玻璃中添加硫或硒的化合物(如CdS、CdSe等),在玻璃中形成CdO、ZnS、ZnSe等,然后在低于退火溫度下進(jìn)行兩次熱處理,形成CdS、CdSe并生長成非常大的膠體粒子,因光散射而使玻璃著色,如硒紅、鎘黃等顏色玻璃.

        ③金屬膠體粒子著色.是向玻璃原料中添加容易分解成金屬狀態(tài)的氧化物(如金、銀、銅等氧化物),先以離子態(tài)溶解于玻璃中,經(jīng)熱處理轉(zhuǎn)變成原子態(tài)并聚集、長大成膠體粒子,因光散射引起對可見光的吸收而著色,如金紅、銅紅、銀黃等顏色玻璃等.

        ④半導(dǎo)體著色.是向玻璃料中添加CdS、CdSe、CdTe等著色劑,在可見光區(qū)不出現(xiàn)吸收峰而呈連續(xù)的吸收區(qū),透光區(qū)和吸收區(qū)間是一條坡度很陡的分界線.與前述幾種著色機(jī)理不同,其顏色隨CdS/CdSe的比例而變化,如CdS多時(shí)接近橙色,CdSe多時(shí)呈紅色,而CdTe多時(shí)則是黑色,即它們依O2-、S2-、Se2-、Te2-的次序向長波方向移動(dòng).根據(jù)半導(dǎo)體能帶理論,這些陰離子的親電勢依次變小,可依次用較低的能量(可見光附近)的光,就可以將它們的價(jià)電子激發(fā)至導(dǎo)帶(激發(fā)態(tài)),使其截短波較限進(jìn)入可見光區(qū)而導(dǎo)致玻璃著色.

相關(guān)概念

玻璃

        玻璃是非晶無機(jī)非金屬材料，一般是用多種無機(jī)礦物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸鋇、石灰石、長石、純堿等)為主要原料，另外加入少量輔助原料制成的。它的主要成分為二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化學(xué)組成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸鹽復(fù)鹽，是一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來隔風(fēng)透光，屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現(xiàn)出顏色的有色玻璃，和通過物理或者化學(xué)的方法制得的鋼化玻璃等。有時(shí)把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也稱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系玻璃。

顏色

        顏色是通過眼、腦和我們的生活經(jīng)驗(yàn)所產(chǎn)生的一種對光的視覺效應(yīng)。人對顏色的感覺不僅僅由光的物理性質(zhì)所決定，比如人類對顏色的感覺往往受到周圍顏色的影響。有時(shí)人們也將物質(zhì)產(chǎn)生不同顏色的物理特性直接稱為顏色。

著色劑

        著色劑（Coloring agent）是為食品著色的物質(zhì)，可增加對食品的嗜好及發(fā)生反應(yīng)食欲，按來源分為化學(xué)合成色素和天然色素兩類。著色劑主要分顏料和染料兩種。顏料按結(jié)構(gòu)可分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系顏料和無機(jī)顏料；染料是可用于大多數(shù)溶劑和被染色塑料的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系化合物、優(yōu)點(diǎn)為密度小、著色力高、透明度好，但其一般分子結(jié)構(gòu)小，著色時(shí)易發(fā)生遷移。

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