做和涂层涂出来的神奇智能玻璃

涂层涂出来的神奇智能玻璃

目前，住宅使用的窗户都安装着普通玻璃，虽然采光效果很好，但是每当夏天，明晃晃的阳光毫无阻挡地照进房间，给人的感觉就不仅仅是采光好了，那炎热的感觉让每个人都难以忍受。近日，上海大学的课题组发明了一扇智能窗户，这扇窗户的特点就是能够通过玻璃表面的涂层根据环境调整自身的物质形态，以起到调节室内温度的作用。

超过一定温度，智能玻璃就变身，反射太阳光

二氧化钒在这种智能玻璃中通过自身状态的改变起到调节温度的作用—在温度低的时候透明，温度上升时，就会变成一种不透明的状态，起到反射太阳光的作用。

根据报道，上海大学研制的这种智能玻璃的表面附着着一层二氧化钒薄膜，这种物质在不同温度的条件下，其化学结构也各不相同—在温度低于68℃时，二氧化钒是一种透明的物质；当温度高于68℃时，二氧化钒则会展现出金属特质，变成不透明的物质，可以用来反射光照，达到降低室内温度的作用。在智能玻璃的应用中，实验人员会在实验室中对二氧化钒材料进行加工，改变它的相变临界温度。比如，将发生变化的温度设置在30℃，这样在30℃以下时，玻璃保持透明，当温度高于30℃之后，二氧化钒薄膜就会发生变化，反射太阳光，隔绝热量。

对于这种智能窗户采用的物质，天津工业大学材料学院教授赵永男介绍说开发和使用新型绿色、环保能源和节俭使用能源是实现经济健康发展和能源循环利用的必经之路：“在材料学领域中，有一些物质是对光或者温度比较敏感的，在不同的光照或温度条件下，它的化合价和晶体结构会发生一些改变，进而发生变色或者变成不透明的物质。举一个日常生活中常见的例子，我们戴的变色太阳镜，其镜片中就有一些无机颗粒，遇到光照时镜片的颜色就会变深，遮挡太阳光。而二氧化钒这种物质也是很容易改变自己的化合价的，在化合价发生改变的同时，这种物质的物理性质也会发生一定的改变。二氧化钒在这种智能玻璃中通过自身状态的改变起到调节温度的作用同这个是一个原理—在温度低的时候透明，温度上升时，就会变成一种不透明的状态，起到反射太阳光的作用。”

许多玻璃都很“智能”，未来或能净化空气

减反增透玻璃：在玻璃的表层涂上一层物质，减少玻璃的反射作用，增加透光能力，能够让更多的光穿透玻璃而不被反射；

自清洁玻璃：在玻璃的表面喷涂金属氧化物涂层，在光照的作用下，发生反应产生气体，气体挥发带走表面的污物。

其实，在这种自动调节温度的智能玻璃问世之前，已经有几种带有类似功能的玻璃投入使用了。赵永男为我们举了几个例子：“比如说减反增透玻璃，这种玻璃也是在玻璃的表层涂上一层物质，减少了玻璃的反射作用，增加透光能力，能够让更多的光穿透玻璃而不被反射；还有一种自清洁玻璃，我们现在的高层建筑外玻璃幕墙的此项处理技术增强了3D打印零件的性能清洁是一个非常危险的工作，而这种自清洁玻璃也是在玻璃的表面喷涂金属氧化物涂层，在光照的作用下，发生反应产生气体，气体挥发带走表面的污物；还有的自清洁玻璃则是利用镀膜来减少玻璃表面的附着力和亲疏水性，这样，污染物在玻璃表面的附着力就变差，随着下雨的冲刷就会被雨水带走，大大提升了玻璃的抗污能力。”除了单一功能的智能玻璃外，在未来还有一种可能，就是设计多层喷涂，让一块玻璃同时具有抗污、调节对所有供应当类产品的生产企业、保温材料用户单位都必须认真思考的1个问题“要经济还是要环境?”温度功能，甚至还有净化空气等多种功能。“在实际操作中，我们可以对玻璃进行多层涂层，让几种功能集于一身，这当然需要研究人员在研制的时候进行一些设计，怎样把多种涂层涂上去，同时还要保证一种功能涂层同另外一种功能涂层之间不会出现干扰和反应，比如可以在不同功能涂层间夹上一层惰性涂层将它们间隔开来。”

在解决太阳能问题上起作用

将高分子颗粒物二氧化钒做成玻璃窗镀膜，并采用数值模拟的方法精确设计颗粒的尺寸及其在聚合物基体中的分散状态，确保入射的太阳光可以到达位于四周的太阳能电池而发电。

在上海大学制作智能玻璃的未来设想中，也希望能在解决能源问题上为人类提供一臂之力。在报道中，课题组将高分子颗粒物二氧化钒做成玻璃窗镀膜，并采用数值模拟的方法精确设计颗粒的尺寸及其在聚合物基体中的分散状态，确保入射的太阳光可以到达位于四周的太阳能电池而发电。在计算机上的模拟结果表明，这种技术应用在5平方米的玻璃窗上，目前最高的发电功率约为34瓦。

对于这一设想，赵永男表示，目前我们在太阳能领域最大的问题是全寿命成本过高和能量转化率过低，太阳能电池在使用中虽然利用了光能，但是在生产制造环节的能耗还是比较高的。此外，目前投产的单晶硅、多晶硅太阳能电池的能量转化率也只在20%左右，二氧化钛燃料敏化电池的转化率也不会高于这个数字。不过，既然这一设想已经提出，就会有人在这一方面进行研究和探索，未来，整合多种功能于一身的智能玻璃将不是梦想。中华玻璃（w附具主要用于固定试样)部