电致变色玻璃在建筑节能应用与发展-【新闻】

引言

近年来节能低碳材料已成为的研究热点，具有阳光辐射控制功能的窗户玻璃越来越受到科研人员的重视，在商业建筑、大型建筑和高档住宅等方面都有很大的应用前景。目前能够应用在阳光控制玻璃的技术[1]有电致变色技术、气致变色技术、光致变色技术、热致变色技术、液晶技术等，其中电致变色技术很具有实现大面积产业化应用的潜力。很早在1969年，S.K.Deb首次发现了无定形WO3薄膜具有电致变色性能，并提出了“氧空位色心”机理，由此开启了电致变色的研究。20世纪80年代美国科学家C.M.Lampert和瑞典科学家C.G.Granqvist等人[2，3，4，5]提出了以电致变色膜为基础的一种新型节能窗，即灵巧节能调光窗(smart window)。1994年德国人利用电致变色新技术制成了欧洲一面利用电致变色可控制的玻璃外墙[6]。2007年PPG Aerpospace公司展示出应用在波音787飞机上的电致变色窗材料，由暗到亮共有5个不同级别[7]。使用电致变色技术制备的玻璃材料在电场作用下具有光吸收透过的可调节性，可以有效的控制外界的热辐射和内部的热扩散，减少建筑为保持室内温度必须消耗的大量能源，具有巨大市场应用前景。

1、电致变色玻璃的基本结构

电致变色玻璃的基本结构都是由两片玻璃基材和夹在其中的五层薄膜材料构成，如图1所示，透明导电层（TC）与玻璃基材一起构成透明导电玻璃作为透明电极，通常采用的透明导电层材料有氧化铟锡（ITO）、掺铝氧化锌（AZO）膜等。离子储存层（CE）起离子平衡作用，用于提供和储存变色所需的离子，一般使用可逆氧化还原物质。离子导体层（IC）用于传导变色反应过程中所需的离子。电子变色层（EC）是整个电致变色玻璃的核心，是变色反应发生层。

图1电致变色玻璃的基本结构

用于电致变色层的电致变色材料通常分为无机材料和有机材料两大类[8]。无机电致变色材料的典型代表是WO3，目前市场上已经出现多种以WO3为功能材料的电致变色器件。此外，MoO3、TiO2和NiOx也日益受到研究人员的重视，是具有应用前景的下一代电致变色材料。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，使用范围很广的液体电致变色材料是紫罗碱（二溴二庚基紫罗碱）的水溶液。

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