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透明的玻璃已“过时”,会变色的玻璃它来了!
新闻来源:宁夏科普作家协会     作者:石雾遥     发表时间:2023-09-27     阅读次数:    


是谁,每天早上睁开眼睛第一件事和睡前最后一件事都是看眼手机?又是谁,明明是“能躺着绝不站着、不喜欢运动的小哥哥小姐姐一枚呀”,却时刻用智能手表检测自己的各项健康指标?很多朋友可能会惊呼“重度手机依赖‘患者’、‘朋克养生’竟是我自己!”

随着技术的不断进步,智能手机、智能电视、智能手表等智能电器早已常伴我们左右。这些智能技术的应用,使得我们原本的生活更加便捷与丰富多彩。不过,智能手机、智能手表我们见得多了,智能化变色玻璃你见过吗?

花样百出的智能化变色玻璃

普通的玻璃通常是无色透明的,变色玻璃是指在一定的外界条件作用下,颜色发生非永久性变化的玻璃。目前,多种智能化变色玻璃已进入市场,主要包括光致变色玻璃、电致变色玻璃、温致变色玻璃、力致变色玻璃、气致变色玻璃等。那么,这些玻璃都是如何实现智能化的呢?

光致变色玻璃

在光照下颜色发生变化的玻璃即为光致变色玻璃,通常在制备原料中加入感光材料来实现,最常见的感光材料为卤化铜和卤化银。

当光照射到玻璃上时,分布在玻璃内部的氯化银微晶分解产生银,大量的微晶产生大量的银原子,发生聚集后形成银胶体。银胶体对光的吸收能力强,因此玻璃的透光度降低,颜色变暗。

而避光后,银和卤素又会重新结合在一起,此时玻璃的透光性再次增强,颜色变亮。

电致变色玻璃

电致变色玻璃一般以外加电场致使玻璃颜色发生变化。其通常在玻璃内部掺杂电致变色材料,例如三氧化钨、四硫富瓦烯及金属酞菁类物质。

当外加电场后,玻璃内部的离子会进入电致变色层,两者结合后会发生化学反应,从而使得玻璃的颜色发生变化,电压的大小与颜色的深浅紧密相关。断电后,玻璃又能恢复最初的颜色。电致变色玻璃对光吸收透过具有可调节性。

此外,电致雾化玻璃的原理与电致变色玻璃类似。电致雾化玻璃通过控制加电以改变玻璃的透明和雾化状态。雾化玻璃夹层中装着带有液晶物质的调光膜。液晶具有流动性,在加电时,液晶会感应电荷,从而产生静电扭力而呈规则排布,因此透光性好,玻璃颜色为透明色。当断电时,液晶会迅速凭借自身的性质恢复到排布分散不规则的状态,透光性随之变差,玻璃呈现出雾化状态。

温致变色玻璃

温度的变化同样也能使玻璃变色。在玻璃内部加入智能纳米凝胶膜,当外界温度升高时,纳米粒子吸收能量后会规则排布,而当温度降低时,粒子的排布则会变得杂乱无章,玻璃的透光性也会发生相应变化。

力致变色玻璃

与以上三种变色玻璃相比,目前力致变色玻璃在生活中的使用相对较少。在玻璃中加入外力作用下结构会变化的材料,即可实现玻璃颜色的变化。

研究表明,聚丙烯酰胺水凝胶内部嵌入疏水性的物质后形成的光子晶体水凝胶,其在外力作用下,颜色会发生变化。在外力作用下,由其构成的玻璃就能够实现颜色的变化。

气致变色玻璃

当玻璃暴露在特定的气体中时,也会变色。气致变色玻璃中通常含有气体敏感层,由薄层多孔结构的三氧化钨膜覆盖在金属板上组成。

在平时,玻璃呈现透明状态,但是当引入氢气时,敏感层会发生化学反应,玻璃会变成蓝色。氢气浓度越高,玻璃的颜色则越深,可达到过滤红外线的效果。此时若想让玻璃重新变为透明色,只需要引入氧气,即可实现。

想不到,看似不起眼的玻璃也能化身“变色龙”。那么可能有人想问,变色了然后呢?变色玻璃具体能用来做什么呢?其实,变色玻璃的用途非常广泛,小至人们平时佩戴的眼镜,大到建筑物的外形设计,都有变色玻璃的身影。

变色眼镜

可能有人已经发现,在室内是透明色的眼镜,而到了室外阳光充足的地方,就会变成墨镜。实际上,这种变色眼镜的镜片就是由光致变色玻璃制成的。变色眼镜除了在室外可以充当太阳镜,更重要的一点是可以有效地吸收过滤紫外线,从而减少或避免紫外线对人眼的伤害。

浴室雾化玻璃

在浴室,经常可以见到在透明和雾化之间转变的玻璃。这种玻璃正是依靠控制加电来实现透明度的随意变化。在你的浴室安装上这种玻璃,那么就再也不用担心隐私问题了。换个思路,倘若将雾化玻璃安装在家里的窗户上,那么窗帘是不是就可以下岗了呢?

建筑物变色玻璃

建筑物的变色玻璃多为温致变色玻璃,不需要额外的电力控制,而是受环境影响发生颜色变化。当阳光照射温度升高后,玻璃会变暗,此时红外线透过率降低;而当温度降低时,玻璃又会变亮,红外透过率升高,相应的,室内获得的太阳能便会增加。

因此,温致变色玻璃有助于室内保持恒定的温度,从而大幅提升住户的舒适度,同时,还能起到节能环保的作用。

除了以上提到的各类用途以外,智能玻璃还能应用在汽车、飞机车窗等设计制造中。相信在不久的将来,智能变色玻璃会被更加广泛的推广到我们生活的方方面面。在各项新兴技术的全力“加持”下,我们正在走向更加智能化与科技化的美好未来。文章内容来源于中国科普博览,作者系石雾遥。


 
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