一块玻璃,两种效果 | 神奇的电致变色是如何实现的?

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深圳/教育工作者/6年前/1860浏览
一块玻璃,两种效果 | 神奇的电致变色是如何实现的?

一块玻璃在通电前还是透明的,当通电后就会变黑或像毛玻璃一样不透明了,那么这两种效果都是如何形成的呢?

一块玻璃在通电前还是透明的,当通电后就会变黑或像毛玻璃一样不透明了,那么这两种效果都是如何形成的呢,这就需要电致变色工艺,在玻璃中夹上透明电极和电致变色材料。我们一起来看看吧。

 

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 电致变色原理 


很容易理解,电致变色就是通电后材料在电场中的微观结构变化,导致光学性能发生改变,导使得玻璃透明度和雾度产生极大变化。典型的有氧化还原反应和分散液晶,这两种方式也导致最终的玻璃是变得雾化还是纯色。
 

氧化还原变色


利用材料的氧化与还原状态下颜色不同,在通电前后发生氧化还原反应,从有色材料变为透明材料或从透明材料变为有色材料。通常在阴极和阳极采用互补变色材料,当施加电压时,阴极和阳极会同时着色或褪色,使得着色时更深,褪色时透光率更高。


分散液晶基变色


这种变色方式是利用材料内部液晶的排列方式的变化实现变色,当不加电压时,液晶夹层中的小液滴呈无序状态,其折射率与基体折射率相差较大,光线通过时会发生散射,呈现不透明状态。当通电之后,液晶排列整齐,与基体折射率较为接近,光可以透过而呈现透明状态。这种方式的变色可以达到不透明的毛玻璃一样的效果,不能完全的阻隔光线。
 

 电致变色工艺的应用 


光在通过以上两种工艺的玻璃后效果是不一样的,利用氧化还原反应的变色工艺更多是减少光的通过,玻璃的透明度是逐渐变化的,在很早的时候就已经有所应用。比如下面这些:
 
图: 德国德累斯顿Stadt Sparkasse储蓄银行新大楼,电致变色玻璃外墙

图:法拉利Superamerica敞篷跑车的电致变色挡风和顶棚玻璃

图 波音787梦幻客机电致变色窗

 当然还有一加手机上惊艳的“潜隐式后摄”

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分散液晶变色并不是直接挡住光线,更多的是使其发生散射,效果更接近毛玻璃,能够更好的保护隐私,多应用于建筑行业,比如办公室、会议室、卫生间等。

图:《笑起来真好看》中使用的电致变色玻璃

图:山水画调光玻璃

图:弧形调光玻璃



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 最新进展 


近日科罗拉多大学博尔德分校(the University of ColoradoBoulder)的研究人员开发了一种改进的方法,用于控制玻璃上的智能着色,使其比市场上现有的方式更便宜、更有效、更耐用。
 
这种工艺在原理上也属于氧化还原反应,一个透明电极和一个金属离子电极,金属离子得到电子后变为薄膜金属,用以阻挡光线,可以使透光度从80%降到0,这其中的任何透明度都可以调节。

图:从完全透明转为不透明过程
 
并且这种工艺采用的酸性高氯酸电解质不会腐蚀ITO电极,金属离子电极的变化也是完全可逆的。已经有不少厂商希望与其合作开发产品。



目前,电致变色玻璃,在汽车后视镜、飞机玻璃和建筑等领域均已有了广泛应用。随着技术的不断跨界应用,未来市场空间巨大。但当下国内电致变色玻璃企业数量还较少,还处在初步发展阶段,建筑行业仍是主导市场,未来还需不断努力。


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