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1、电致变色玻璃摘要：玻璃深加工的方法有很多，例如钢化、贴花、压花、贴膜、钻孔等等，本篇论文主要介绍一下电致变色玻璃的原理、结构以及应用。关键字：玻璃深加工，电致变色玻璃，原理，结构，应用本实用新型的电致变色玻璃属于建材领域，由上下二层主副玻璃基板组成，主副玻璃相对的一面上分别涂有透明导电涂层以及连接该涂层的印刷电源线，玻璃层间加入液晶涂层，玻璃二外层面上分别贴有偏振光轴交错为90的偏光片基。玻璃基板的四周镶有铝塑保护框，在该框内设有玻璃基板控制器以及连接电极的电源线和电源插头。电源控制器同时连接一个或多个玻璃基板。电致变色玻璃可随时根据人的意愿改变颜色的深浅，也可根据室内外光照强度、环境温度的变
2、化自动控制玻璃的颜色深浅，减少室内热能损失，实现节能。用于建筑物玻璃幕墙可形成运动的图像、字幕等。用于汽车，可使行车安全，并具防盗作用。电致变色的原理：1、在外电场作用下，引起氧化钨薄膜极化，而极化的过程产生了偶极子，使得质点之间的距离发生变化，这种距离变化会使极化电子在不同晶格位置跃迁，而这个过程需要吸收能量，也就是对光的吸收；2、由于发生了极化的作用，使氧化钨八面体的对称性发生改变，这种对称性的改变使钨离子d轨道简并能级发生不均匀的能级分裂，能级分裂会导致能量差的出现，会产生能量的吸收。3、由于钨离子和氧离子可能发生共用电子对的现象，这也导致了能量的吸收。电致变色玻璃结构：电致变色玻璃的结
3、构从上到下分别为：玻璃、透明导电层、电致变色层、电解质层、离子存储层、透明导电层、玻璃。电致变色的几个重要模型：1.Deb模型 Deb模型又称色心模型，1973年Deb通过对真空蒸发形成的无定形WO3研究提出无定形WO3具有类似于金属卤化物的离子晶体结构，能形成正电性氧空位缺陷，阴极注进的电子被氧空位捕捉而形成F色心（在碱卤晶体上的两个电极施加电压并加热到约700，观察到光吸收，从点状负电极注进的电子陷进阴离子空位，根据电中性和电流连续性要求，正电极四周的阴离子空位将向阴极运动，即有阴离子向正电极的净运输，在正电极放出卤。假如外电压极性倒转，则伴随着碱金属在负电极的释出而产生空穴中心，光吸收消
4、失），捕捉的电子不稳定，很轻易吸收可见光光子而被激发到导带，使WO3膜呈现出颜色。这一模型解释了着色态WO3膜在氧气中高温加热退色后，电致变色能力消失的现象，是最早提出的模型，但Faughnan以为在氧缺位量很大时的WO3-y膜（y=0.5）中难以产生大量色心。2.Faughnan模型 Faughnan模型又称双重注进/抽出模型、价内迁移模型。Faughnan等提出无定形WO3变色机理可用下式表示： xM+xe-+WO3=MxWO3 式中：M表示H+、Li+等。加电场时，电子e和阳离子M+同时注进WO3膜原子晶格间的缺陷位置，形成钨青铜(MxWO3),呈现蓝色。反方向加电场，电致变色层中电子e
5、和阳离子M+同时脱离，蓝色消失。在钨青铜中，电子在不同晶格位置A和B之间的转移可表示为： h+W5+(A)+W6+(B)=W6+(A)+W5+(B)3.Schirmer模型 3Schirmer模型又称极化子模型。电子注进晶体后与四周晶格相互作用而被域化在某个晶格位置，形成小极化子，破坏了平衡位形。小极化子在不同晶格位置跃迁时需要吸收光子。这种光吸收导致的极化子的跃变被称为Franck-Condon跃变。在跃变过程中，电子跃变能量全部转化为光子发射的能量。所产生的光吸收可表示为： a=Ahexp(h4U)/8Uh式中：h是散射光子的能量;是初态与终态能级的能量差，U是活化能。小极化子模型不仅与W
6、O3光吸收曲线很好的吻合，而且还能对WO3蒸发过程中加进少数MoO3导致的光谱蓝移现象作出了解释。 Faughnan模型和Schirmer模型都是建立在离子和电子的双重注进抽出基础上的。它们的物理本质是相同的，实际上Faughnan模型可以看作是Schirmer模型的半经典形式。常见电致变色材料、变色机理及可能的应用。电致变色器件发展到现在，被各国学者普遍接受的最典型的器件结构为三明治型的五层结构即为：“玻璃|TC(透明导电层)|EC(电致变色层)|IC(离子导体)|IS(离子存储层)|TC(透明导电层)|玻璃”构造。其中电致变色层是核心，离子导体提供离子在电致变色层之间的传输通道，离子储存层
7、起存储离子，平衡电荷的作用，也称为离子注进电极。当在导电层加上正向直流电压后，离子贮存层中离子被抽出，通过离子导体，进进电致变色层，引起变色层变色，实现无功耗记忆。当加上反向电压时，电致变色层中离子被抽出后又进进贮存层，整个装置恢复透明原状。 电致变色玻璃应用：电致变色玻璃是一种新型的功能玻璃。近几年来，电致变色玻璃在智能窗的应用开发研究方面开展得非常活跃，这种由基础玻璃和电致变色系统组成的装置利用电致变色材料在电场作用下而引起的透光（或吸收）性能的可调性，可实现由人的意愿调节光照度的目的，同时，电致变色系统通过选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，可减少办公大楼和居民住宅等建筑物在夏
8、季保持凉爽和冬季保持温暖而必须耗费的大量能源。 一种电致变色玻璃器件，涉及特殊玻璃技术领域，所解决的是现有技术的各玻璃单元之间拼接不易的技术问题。该器件由至少两个电致变色玻璃单元拼接而成，每个电致变色玻璃单元包括两块叠合的玻璃基板，两块玻璃基板之间设有能随电能变化变换颜色的电致变色物，每块玻璃基板的内表面均附有透明电极膜，其特征在于：每个电致变色玻璃单元的边角中有至少两个边角设有连接其内部透明电极膜的供电管脚，且至少有一个具有供电管脚的边角与相邻单元具有供电管脚的边角对应拼接，并以导线连接该拼接点的各供电管脚。本实用新型提供的电致变色玻璃器件，拼接作业非常容易，能提高生产效率。 电致变色是指材
9、料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。电致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨，目前，以WO3为功能材料的电致变色器件已经产业化。而有机电致变色材料主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等。以紫罗精类为功能材料的电致变色材料已经得到实际应用。电致变色智能玻璃在电场作用下具有光吸收透过的可调节性，可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热的扩散，减少办公
10、大楼和民用住宅在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须消耗的大量能源。同时起到改善自然光照程度、防窥的目的。解决现代不断恶化的城市光污染问题。是节能建筑材料的一个发展方向。电致变色材料具有双稳态的性能，用电致变色材料做成的电致变色显示器件不仅不需要背光灯，而且显示静态图象后，只要显示内容不变化，就不会耗电，达到节能的目的。电致变色显示器与其它显示器相比具有无视盲角、对比度高等优点。用电致变色材料制备的自动防眩目后视镜，可以通过电子感应系统，根据外来光的强度调节反射光的强度，达到防眩目的作用，使驾驶更加安全。电致变色智能玻璃能以较低的电压（2-5V）和较低的功率调节汽车、飞机内部的光线强度，使旅途更加
11、舒适。 目前，电致变色调光玻璃已经在一些高档轿车和飞机上得到应用。 电致变色是某些化合物在电荷作用下可逆地改变颜色的现象。在电场作用下 ,某些金属氧化物伴随着可见光吸收的改变会发生可逆的电化学反应 ,因此称这种效应为电致变色效应。由于这种效应具有光透射率调制范围大、可连续变化、有存储记忆功能、驱动电压低、功耗小、电源简单等优点 ,因此利用此效应研制开发灵巧窗玻璃 、大面积显示器件 、汽车后向反光镜 等已成为广大科技工作者关注的热点 ,尤其是通过灵巧玻璃控制大厦内的太阳辐射或在汽车中用来调节车内光照、增加舒适性的设想更是广大研究机构和大学实验室追求的目标。 电致变色材料一个很好的例子是聚苯胺，聚
12、苯胺可以通过电化学过程或者苯胺的化学氧化过程来形成。 如果把电极浸入含有低浓度苯胺的盐酸溶液中， 在电极上就会产生聚苯胺薄膜。根据不同的氧化态，聚苯胺可以呈现为浅黄色或者深绿/黑色。其它找到技术应用的电致变色材料包括紫罗碱。 更多的电致变色材料包括氧化钨 (WO3)，它的主要化学用途是制作电致变色窗或者智能窗。由于颜色改变的持久稳固且仅在产生改变时需要能量，电致变色材料被用于控制允许穿透窗户 （智能窗）的光和热的总量，也在汽车工业中应用于根据各种不同的照明条件下自动调整后视镜的深浅。紫罗碱和二氧化钛（TiO2）一起被用于小型数字显示器的制造。它很有希望取代液晶显示器，因为紫罗碱（通常为深蓝）与
13、明亮的钛白色有高对比度，因此提供了显示器的高可视性。 近年来，随着能源的紧张，节能材料的研究和开发成为人们广泛关注的一个重要问题，以电致变色材料为核心的全固态灵巧窗（SW）可动态地调节太阳能的输出或输入和可见光谱，还可作为汽车等交通工具的挡风玻璃和大面积显示器，在建筑、运输及电子等工业领域有着广泛的应用前景。参考文献：1李竹影、宋玉苏、罗珊. 氧化钨薄膜电致变色机理的探讨N.海军工程大学学报，2006-12（18）2罗伟、傅相锴、周杰 .电致发光与电致变色J. 西南大学化学化工学院3关振泽、张中太、焦金生.无机材料物理性能M.清华大学出版社，1992-34玻璃深加工.山东轻工业学院5樊美公，姚建年，佟振合等，分子光化学与光功能材料科学，科学出版社，2009.6章思锐，精细有机化学品手册，1991，科学出版社 7樊美公等著，光化学基本原理与光子学材料科学科学出版社，2000
