CN101833211A - 一种智能调光玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能调光玻璃，包括上下叠放的第一玻璃基板与第二玻璃基板，第一玻璃基板与第二玻璃基板之间依次设置第一导电层，电致变色层，电解质层，离子储存层及第二导电层；第一导电层与第二导电层分别择一连接正、负电极；第一导电层与第二导电层是具有红外反射性能的导电薄膜，并且该导电薄膜的表面涂覆活性碳纤维。与现有技术相比，本发明智能调光玻璃具有红外反射效果，电致变色效率高，所需的外部电压较低等特点，不仅可以减少室内热量损失，实现节约能源的目的，同时可以提高智能调光玻璃的使用寿命，从而满足人们日常生活及建筑装饰的需要。

Description

一种智能调光玻璃
技术领域
本发明涉及一种装饰用玻璃，特别是一种可以随意调光的智能玻璃。
背景技术
玻璃是建筑内外常用的装饰材料，从玻璃幕墙到窗户可以说无处不在。玻璃幕墙不仅美化了建筑外观，还具有一定的隔热作用。但是，玻璃幕墙存在外观单一、热辐射大、对周边建筑和环境影响较大的缺点，尤其是我国城市的住宅楼之间的间距一般都较小，安装玻璃幕墙后彼此之间一目了然，居所的私密性大大减弱。使用窗户玻璃时，人们普遍采用安装窗帘、百叶窗的办法来实现隔热、美观、保密的目的。但是，安装窗帘不仅增加投资，而且占用室内空间，窗帘还必须经常清洗和更换，另外，开关窗帘有时也带来许多不便。因此，人们对玻璃的功能给予极大期望，希望有一种能够按照人们的意愿改变玻璃的透光率、具有窗帘作用的玻璃。
智能调光玻璃的出现满足了人们的上述愿望。智能调光玻璃是一种电致变色调光玻璃，它利用安全低电压来控制聚脂膜或夹层中功能材料的状态，进而达到变色调光的目的。电致变色调光玻璃的颜色深浅可通过改变电流来控制，进而调节阳光照入室内的强度。当为电致变色调光玻璃施加电压时，其中的电致变色材料着色，撤掉电压时，智能调光玻璃不会退色，只有为电致变色调光玻璃施加相反方向的电压时，智能调光玻璃才会退色。也就是说，只有在着色与退色过程才需要外加电压，因而具有节能效果。智能调光玻璃不透明时，它就是一种隐形窗帘，具有很多无法比拟的优点：首先，使用智能调光玻璃就不必再安装实体窗帘，即节省了空间，也避免了因移动窗帘而引起的灰尘飞扬，改善了室内卫生条件；其次，智能调光玻璃具有防紫外线和隔音功能，是一种环保型产品；第三，智能调光玻璃可以调节太阳能的透过率，从而节省了建筑物的制热或制冷能；第四，智能调光玻璃不仅可整体实施，也可对某一局部调光，可按使用者要求，任意设定调光区域；在很多特殊场合，安装在固定建筑和行驶车辆上起到提示或显示功能。这些功能将赋予它极其广阔的应用前景。
目前市场上出售的智能调光玻璃都是通过添加液晶材料层来实现调光的目的，例如中国实用新型专利说明书CN2725290Y就公开了一种安装有液晶材料层的智能调光玻璃。但是液晶材料并不是一种理想的电光调节材料。首先，液晶材料的透明度较差，当电光调节使液晶处于“关”状态时，室内会变得很暗，而且光谱调制幅度较小；其次，液晶材料作为电光调节材料使用时，一般需要较高的电压来驱动；另外，液晶材料的抗紫外辐照能力和稳定性不佳，因而不适合建筑应用。又例如公开号为CN101188886的中国发明专利公开了一种全固态的电致变色元件，其结构是在掺锡氧化铟(ITO)玻璃基片上依次沉积氧化钨薄膜作为阴极变色层、偏硼酸锂和硫酸锂混合物薄膜作为离子导体层、镍氧化物薄膜作为阳极变色层及掺锡氧化铟薄膜作为透明电极，该变色元件具有改变光透射率的性能。但是，该变色元件没有红外反射效果，从而会影响调光智能玻璃的隔热性能；另外，ITO玻璃作为智能调光玻璃的对电极，通常其单位面积的电化学容量较小，一般需要通过提高施加电压来提高ITO导电薄膜的电化学容量，进而提高智能调光玻璃的电致变色效率。但是，提高施加电压会缩短电致变色智能调光玻璃的循环寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种既具有低施加电压、高电致变色效率，又具有红外反射效果的智能调光玻璃。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种智能调光玻璃，包括上下叠放的第一玻璃基板与第二玻璃基板，第一玻璃基板与第二玻璃基板之间依次设置第一导电层，电致变色层，电解质层，离子储存层及第二导电层；第一导电层与第二导电层分别择一连接正、负电极；第一导电层与第二导电层是具有红外反射性能的导电薄膜，并且该导电薄膜的表面涂覆活性碳纤维。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述导电薄膜是硫化锌/银/硫化锌薄膜、锡铟氧化物薄膜、掺氟的氧化锡薄膜或者掺铝的氧化锌薄膜。
上述活性碳纤维是网格状或者蜂窝状。
上述电致变色层是氧化钨薄膜、氧化钼薄膜、氧化钛薄膜、氧化钨与氧化钼的掺杂混合物或者氧化钨与氧化钛的掺杂混合物。
上述离子储存层是氧化镍薄膜、氧化钒薄膜或普鲁士蓝薄膜。
上述电解质层是由聚合物高分子材料或者固态离子导体材料构成。
上述聚合物高分子材料是由高氯酸锂、碳酸丙烯和酯聚环氧乙烯聚合构成，或者由高氯酸锂、碳酸丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯聚合构成。
上述固态离子导体材料是氧化钽、铌酸锂或者氟化铝锂。
上述第一玻璃基板与第二玻璃基板的外周制有保护框，该保护框内制有控制器以及连接电极的电极引线和电源插头。
与现有技术相比，本发明所述的智能调光玻璃具有红外反射效果、电致变色效率高，及所需的外部电压低的特点。使用本发明智能调光玻璃，不仅可以减少室内热量损失，实现节约能源的目的，同时可以提高智能调光玻璃的使用寿命，从而满足人们日常生活及建筑装饰的需要。
附图说明
图1是本发明智能调光玻璃的结构示意图；
图2是图1中第一导电层表面的活性碳素纤维的表面积呈网格状示意图；
图3是图1中第一导电层表面的活性碳素纤维的表面积呈蜂窝状示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图1至图3所示为本发明的结构示意图。
如图1所示，本发明的智能调光玻璃包括上下叠放的第一玻璃基板与第二玻璃基板，第一玻璃基板与第二玻璃基板之间依次涂覆第一导电层，电致变色层，电解质层，离子储存层及第二导电层。其中，第一玻璃基板的上表面，即与第二玻璃基板相对面的表面涂覆具有红外反射性能的透明导电薄膜构成第一导电薄膜层；第二玻璃基板的下表面，即与第一玻璃基板相对面的表面涂覆具有红外反射性能的透明导电薄膜构成第二导电薄膜层，第一导电薄膜层与第二导电薄膜层上用导电胶涂覆一层活性碳素纤维，透明导电薄膜层与活性碳素纤维一起构成第一导电层与第二导电层；第一导电层上涂覆电致变色层；在第二导电层上涂覆离子储存层；电致变色层与离子储存层之间是电解质层，该电解质层是由聚合物高分子材料或者固态离子传导材料构成。第一导电层与第二导电层分别择一连接正、负电极，该正负电极通过电极引线向外引出，与智能调光玻璃外部的调控器及电源相连接。
第一导电薄膜层与第二导电薄膜层是硫化锌-银-硫化锌三层结构薄膜(ZnS-Ag-ZnS)薄膜、锡铟氧化物(ITO)薄膜、掺氟的氧化锡(FTO)薄膜或者掺铝的氧化锌(AZO)薄膜。活性碳素纤维的表面积呈网格状20a或者蜂窝状30a(如图2和图3所示)。具有红外反射性能的透明导电薄膜层与活性碳素纤维一起构成导电层，不仅使该智能调光玻璃具有红外反射效果，增加智能调光玻璃的隔热性，而且具有较高的电化学容量及高的致色效率，只需很低的电压驱动即可实现调光的目的。
电致变色层由氧化钨(WO3)薄膜、氧化钼(MoO3)薄膜、氧化钛(TiO2)薄膜、氧化钨与氧化钼的掺杂混合物薄膜或者氧化钨与氧化钛的掺杂混合物薄膜。离子储存层是氧化镍(NiOx)薄膜，氧化钒(V2O5)薄膜或者普鲁士蓝薄膜。聚合物高分子材料由高氯酸锂(LiClO4)、碳酸丙烯酯(PC)和聚环氧乙烯(PEO)构成，或者由高氯酸锂(LiClO4)、碳酸丙烯酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成。固态离子传导材料由氧化钽(Ta2O5)、铌酸锂(LiNbO3)或者氟化铝锂(LiAlF4)构成。
智能调光玻璃进行调光时，外部电源通过电极引线供电到电极，电极提供给第一导电层与第二导电层供电电流，进而为电致变色层提供电流。通过外部调控器可控制电流大小，从而使电致变色层在电流作用下发生着色与退色的变化，达到调光的目的。外部调控器的控制方式可采用远红外开关、遥控开关或远程网控等方式。
智能调光玻璃不仅可以对整个玻璃基板进行调光，也可以按使用者要求，只对玻璃基板中的某一局部进行调光，也就是说，可以任意设定调光区域。调光区域的划分是采用激光刻蚀的方法在导电膜上进行的，同时用导电胶将电极引线一一粘结到导电区的每一部分。
第一玻璃基板与第二玻璃基板的四周边镶有保护框，保护框材料可以是铝塑材料或者其他材料。在保护框内设有外部调控器以及连接电极的电极引线和电源插头。外部调控器可以同时连接一块或者多块玻璃基板。

Claims (9)

1.一种智能调光玻璃，包括上下叠放的第一玻璃基板与第二玻璃基板，其特征是：所述的第一玻璃基板与所述的第二玻璃基板之间依次设置第一导电层，电致变色层，电解质层，离子储存层及第二导电层；所述的第一导电层与所述的第二导电层分别择一连接正、负电极；所述的第一导电层与所述的第二导电层是具有红外反射性能的导电薄膜，并且所述的导电薄膜的表面涂覆活性碳纤维。
2.根据权利要求1所述的一种智能调光玻璃，其特征是：所述的导电薄膜是硫化锌-银-硫化锌三层结构薄膜、锡铟氧化物薄膜、掺氟的氧化锡薄膜或者掺铝的氧化锌薄膜。
3.根据权利要求2所述的一种智能调光玻璃，其特征是：所述的活性碳纤维是网格状或者蜂窝状。
4.根据权利要求1所述的一种智能调光玻璃，其特征是：所述的电致变色层是氧化钨薄膜、氧化钼薄膜、氧化钛薄膜、氧化钨与氧化钼的掺杂混合物薄膜或者氧化钨与氧化钛的掺杂混合物薄膜。
5.根据权利要求1所述的一种智能调光玻璃，其特征是：所述的离子储存层是氧化镍薄膜、氧化钒薄膜或者普鲁士蓝薄膜。
6.根据权利要求1所述的一种智能调光玻璃，其特征是：所述的电解质层是由聚合物高分子材料或者固态离子导体材料构成。
7.根据权利要求6所述的一种智能调光玻璃，其特征是：所述的聚合物高分子材料是由高氯酸锂、碳酸丙烯和酯聚环氧乙烯聚合构成，或者由高氯酸锂、碳酸丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯聚合构成。
8.根据权利要求6所述的一种智能调光玻璃，其特征是：所述的固态离子导体材料是氧化钽、铌酸锂或者氟化铝锂。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的一种智能调光玻璃，其特征是：所述的第一玻璃基板与所述的第二玻璃基板的外周制有保护框，所述的保护框内制有控制器，连接电极的电极引线和电源插头。
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