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智能时代,这种可用于制造玻璃的“智能涂料”充满商机

核心提示:智能时代来临了,智能汽车,智能手机,智能电器,智能机器人,在一个处处皆是智能化的时代,您是否想过还有 "智能玻璃 "或 "智能涂料 "?其实这类

智能时代来临了,智能汽车,智能手机,智能电器,智能机器人,在一个处处皆是智能化的时代,您是否想过还有"智能玻璃"或"智能涂料"?其实这类材料早几年就已经出现了,它将无声无息地改变我们的生活。

智能涂料包括各种纳米材料如涂覆有纳米钛,有机-无机杂化聚合物,纳米氧化钨,锌或铟等获得自清洁,耐腐蚀性,颜色转换等特性,并可以实现较高的不透明度。它们可以满足未来终端使用行业的不同需求,例如汽车和运输,建筑业,微电子,航空航天和国防,船舶等,可用于智能玻璃、显示屏、防眩镜,军事设施伪装设施、微型半导体等。目前最接近普及的应用就是电致变色玻璃,在以房地产为主导的当下,电致变色将是未来绿色节能建筑不少或缺的必要建筑硬件。

智能时代,这种可用于制造玻璃的“智能涂料”充满商机
智能涂料是相对于传统涂料而言的,智能涂料之所以智能,是因为智能涂料可以对外部环境的变化以可控的方式进行相应的反馈,产生自适应的特殊性能,使涂层继续保持有效。例如,电致变色玻璃能做到根据人们的实际需要随意调节外部光线的进入,这样,驾驶汽车就能拥有全景车顶、实现全视野无障碍的超级驾驶体验,在家里可以不再需要挂窗帘,夏季可降温,冬季可保暖,同时起到改善自然光照程度、晚上还可以防止外面窥视,更有未来,还可能实现将照射在玻璃上的阳光转化为电能,满足家庭部分用电需求。

智能时代,这种可用于制造玻璃的“智能涂料”充满商机
纳米氧化钨就是最常用的一种智能涂料,它的优势就是电致变色。除此之外,三氧化钨在气致变色、滤波片、染料敏化等方面也有着广泛的应用前景。在中钨在线人员的台湾之行中,我们就曾参观过一家专门制造氧化钨电致变色薄膜的半导体企业,他们目前所建立的生产线投资了近五亿新台币,产品主要应用于制造智能变色玻璃,此外也用于制造特殊用途的显示屏幕,当然技术细节人家是不会告诉我们。不过,笔者自己对氧化钨电致变色功能也有些浅显的了解,还是能说出一二。

智能时代,这种可用于制造玻璃的“智能涂料”充满商机
三氧化钨的电致变的机理:三氧化钨是一种 n 型半导体材料,也是一种“d0”氧化物,氧化钨的主体框架均由钨氧八面体首尾相连构成.,在空间骨架中, 由钨氧八面体所围成的孔隙可嵌入尺寸较小的阳离子,形成钨青铜,氧化钨与钨青铜的可逆转变过程还总伴随着内部电子的转移和钨化合价的改变,从而引发变色反应,实现对透过光的可控调节。

三氧化钨电致变色玻璃窗主要由透明电极、氧化钨电致变色薄膜、锂离子电解液、离子存储薄膜、透明电极等五层组成,外加一低压电源提供驱动电压,实现该夹层结构的电致变色。 目前电致变色性能最佳的三氧化钨是蓝色氧化钨,着色状态下的氧化钨呈现深蓝色,由于颜色较为柔和且隔光性能较好,适用于日常家居使用。此外,晶态的蓝色氧化钨在变色后对红外也有较高的反射率。可达到与低辐射玻璃类似的隔热保温效果,从而有助于降低室内能耗。

智能时代,这种可用于制造玻璃的“智能涂料”充满商机
不过,氧化钨并不十全十美,现有氧化钨电致变色玻璃窗存在循环寿命不长、大尺寸玻璃电致变色响应速率慢以及缺乏近红外调制能力的缺点。所以,大部分的工业制造会通过掺杂其它金属元素来提升三氧化钨的电致变性能,例如钛、钼、钒及铯。这些元素的掺入,会改变膜层的结晶度、晶粒大小和表面接触面积,增大离子传导层与氧化钨层的接触面积,从而提高电致变色性能。目前,在氧化钨中掺入铯元素是目前已知性能最好的光致变色材料,也可以叫它铯钨青铜或钨酸铯。

只有想不到,没有做不到,创新无限的人类,必将为智能玻璃找到更多的应用。不过因为工艺的原因,目前几乎所有的多功能智能涂料都不便宜,相对来说,氧化钨系的电致变色智能涂料是较便宜,最容易推广的那一种方案。

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