智能玻璃制備方法

【中玻網(wǎng)】所謂智能玻璃通常是指利用電致變色原理，由基體玻璃和電致變色系統(tǒng)構(gòu)成的電致變色智能玻璃，又稱智能窗，機(jī)敏窗口或靈巧窗口。這種玻璃在外電場(chǎng)的作用下，會(huì)引起顏色的可逆變化，從而可在非常大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其對(duì)光的吸收、透過和反射三者的比例關(guān)系，因而它是一種光、熱可調(diào)性材料，不僅可用作大面積數(shù)字、文字和圖像顯示裝置、光通量電子調(diào)節(jié)閥，還可用于圖像記錄、信息處理、光記憶、光開關(guān)、全息照相、裝飾材料和安全防護(hù)材料。
　　
　　智能玻璃窗具有的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能基本原理為：當(dāng)作用在智能窗上的光強(qiáng)、光譜組成、溫度、熱量、電場(chǎng)或電流產(chǎn)生變化時(shí)，智能窗的光學(xué)性能將發(fā)生相應(yīng)的變化，在部分或全部太陽能光譜范圍內(nèi)從一個(gè)高透態(tài)變?yōu)椴糠址瓷浠蛭諔B(tài)，也可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)的控制穿透窗戶的能量。根據(jù)作用原理，智能窗的材料有電致變色、光致變色和熱致變色等多種類型。電致變色智能玻璃是其中發(fā)展較快、較有潛力的智能玻璃，自20世紀(jì)60年代Platt提出電致變色的概念以后，一直是材料科學(xué)界研究的熱點(diǎn)。
　　
　　智能玻璃的制備方法：
　　
　　智能玻璃的制備過程首先是在兩塊玻璃基片上形成透明導(dǎo)電層，再在其中一塊的透明導(dǎo)電層上形成電致變色層，在另一塊的透明導(dǎo)電層上形成離子儲(chǔ)存層，然后將離子導(dǎo)體(即電解質(zhì))涂在上述電致變色層和離子儲(chǔ)存層外側(cè)，再組合起來，將導(dǎo)線與透明導(dǎo)電層連接，并配上適當(dāng)?shù)拇翱颉８鲗幽さ暮穸纫暰唧w情況而定，一般以100～500nm為佳，為防止出現(xiàn)小孔及電子穿透，離子導(dǎo)體應(yīng)足夠厚(大于數(shù)十納米)，而為能儲(chǔ)存所需的離子，離子存儲(chǔ)膜也要有一定的厚度。但總膜層厚度通常小于2”m。
　　
　　(1)透明導(dǎo)電層的制備方法透明導(dǎo)電層是在1～2mm厚的拋光平板玻璃上形成透明
　　
　　的導(dǎo)電薄膜，形成薄膜的方法有浸涂、噴涂和蒸發(fā)等。目前主要用含有10％Sn02的In203進(jìn)行真空蒸發(fā)涂膜，再用電子束加熱和氧化而制成。透明導(dǎo)電層的厚度一般為200～500nm。日本旭硝子公司采用離子輔助濺射的方法，已經(jīng)能夠制造出面積2m2，電阻為1Q的高質(zhì)量的ITO薄膜，Pilkington公司采用化學(xué)氣相沉積法在浮法玻璃生產(chǎn)線上制造出氧化錫透明導(dǎo)電膜。
　　
　　(2)電致變色層和離子儲(chǔ)存層的制備方法無機(jī)電致變色層的制備方法可分為干法和濕法兩類。干法包括真空蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、電子束蒸發(fā)和反應(yīng)性濺射等，應(yīng)用較多的是真空蒸發(fā)法和電子束蒸發(fā)法。該法的優(yōu)點(diǎn)是制得的膜結(jié)構(gòu)致密，均勻性好，與襯底黏附性好，缺點(diǎn)是制備大面積的設(shè)備比較復(fù)雜，膜的價(jià)格較高。
　　
　　濕法包括電化學(xué)法、浸涂法和溶膠一凝膠法等，它的優(yōu)點(diǎn)是易獲得較好的電色性，制備大面積膜層較易。缺點(diǎn)是膜的結(jié)構(gòu)較松散，膜與襯底的黏結(jié)性差，膜層中含水或其他溶劑較多，特別是浸涂法和溶膠一凝膠法含水或溶劑多，在干燥時(shí)膜層容易變形甚至開裂，厚度也不易控制。電致變色層和離子儲(chǔ)存層的厚度需根據(jù)調(diào)光和調(diào)熱的范圍來確定。
　　
　　(3)離子導(dǎo)體層的制備方法液體電解質(zhì)采用封裝的方法，無機(jī)固體電解質(zhì)采用蒸發(fā)或?yàn)R射法。由于它們本身基本上沒有黏結(jié)力，故一般需用透明黏合劑進(jìn)行黏結(jié)。采用高聚物電解質(zhì)大部分都具有黏性，可以不再用黏合劑。高聚物電解質(zhì)的制備一般是先將該高聚物的單體涂在電致變色層和離子儲(chǔ)存層外側(cè)，然后加熱聚合，趁熱將上述兩層粘合起來，保溫放置一定時(shí)間即可。
　　
　　理想的電致變色智能玻璃其透射率或反射率在0～100％范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，開路記憶能力大于24h，響應(yīng)時(shí)間小于60s，循環(huán)工作周期大于105次(相當(dāng)于工作壽命15～20年)，離子電導(dǎo)率大于10S／cm，電子電阻率大于1012Q·cm。