CN104777632B - 一种含nipam单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃及其应用 - Google Patents

一种含nipam单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃及其应用，可见光波段温敏调光玻璃包括：石英玻璃上基板、NIPAM(N‑异丙基丙烯酰胺)单体水溶液、石英玻璃下基板。改变调光玻璃所处的环境温度，检测到不同温度下相应的可见光透过率谱图，实现“温敏调光”目的。本发明工艺简单、无需对单体进行聚合，节省样品制备时间；快速高效，调光玻璃对环境温度敏感，响应速度快。

Description

一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃及其 应用
技术领域
本发明属于功能性玻璃及应用领域，特别涉及一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃及其应用。
背景技术
可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，波长在380nm～780nm。过量的光辐射会对人类生活和生产环境造成不良影响，损害人们观察物体的能力、引起人体不舒适感。
温敏性智能材料是对于环境温度变化能发生响应，即当环境温度发生变化时，材料本身会发生相应的变化。温敏智能材料是目前敏感性功能材料研究中的一个热点问题，相关研究主要集中在随温度变化而发生体积相转变的材料领域，其中NIPAM的聚合物PNIPAM是目前较为常见、研究较多的一种温敏材料，其具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，当温度上升、达到低临界溶液温度(LCST)时聚合物会发生相离，当温度下降、达到低临界溶液温度(LCST)时聚合物发生逆过程。
查阅已公开的、涉及“调光”和“玻璃”的专利，多为电致调光材料。CN202472180U发明涉及一种新型的智能调光玻璃，它包含顶面玻璃、第一玻璃复合胶、液晶膜、第二玻璃复合胶、底面玻璃和电源，它采用新型的液晶材料附着于玻璃上，通过调节电压的大小，使光线柔和、舒适怡人，且又不失透光的作用。CN203374161U发明涉及一种液体智能电致调光玻璃，由钢化玻璃和电子调光玻璃组成，电子调光玻璃为中间夹合有聚合物分散型液晶薄膜或电致变色悬浮粒子纳米膜的玻璃，钢化玻璃的表面涂覆有纳米隔热透明图层，该发明可以调节玻璃的透光强度，具有良好隔紫外线、隔离红外线功能。未见公开关于仅使用NIPAM单体水溶液制备的温敏调光玻璃，相对于其他常见的智能调光材料，工艺简单，成本低廉、安全，便于回收与循环利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃及其应用，本发明工艺简单、快速高效、成本低廉、循环利用、适用性强。
本发明的一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃，其特征在于：所述可见光波段温敏调光玻璃包括：石英玻璃上基板、NIPAM(N-异丙基丙烯酰胺)单体水溶液、石英玻璃下基板；其中NIPAM单体水溶液被充入石英玻璃上基板和石英玻璃下基板构成的双层中空石英玻璃内。
所述NIPAM单体水溶液的质量百分浓度为10.0％～18.0％。
所述双层中空石英玻璃的壁厚为0.5mm～2.0mm。
所述双层石英玻璃中空单体溶液层厚度为1.0mm～10.0mm。
一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃的制备：制备使用的双层中空石英玻璃，事先要进行内、外层清洁；NIPAM单体按浓度溶解于去离子水中，完成水溶液配置。
本发明的一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃的应用，包括：
(1)采用氘钨组合式光源，可见光扫描，直接记录可见光光谱；其中可见光扫描波长范围设定在380nm～780nm；
(2)采用氘钨组合式光源，透过可见光波段温敏调光玻璃，可见光扫描，记录室温环境时的可见光光谱；其中可见光扫描波长范围设定在380nm～780nm；
(3)改变温度，温度先持续上升，然后再持续下降，进行可见光扫描，记录相应温度的可见光光谱；
(4)将步骤(2)和(3)的可见光辐射强度和步骤(1)光源可见光辐射强度进行相比，得比值，得到不同温度下相应的可见光透过率谱图。
所述步骤(2)中室温环境为0.0℃～32.0℃。
所述步骤(3)中温度持续上升范围为：室温～60.0℃；持续下降范围为：60.0℃～室温。
所述可见光光谱由波长和强度组成。
所述可见光透过率谱图由波长和透过率组成。
有益效果
(1)工艺简单：无需对单体进行聚合，节省样品制备的时间；
(2)快速高效：调光玻璃对环境温度敏感，响应速度快；
(3)成本低廉：调光玻璃制备成本单次投入，使用寿命长；
(4)循环利用：NIPAM单体水溶液，易于回收再循环利用；
(5)适用性强：调光玻璃操作简单，该玻璃调光装置可以推广应用。
附图说明
图1是本发明的NIPAM单体水溶液温敏调光玻璃一较佳实施例的结构示意图；其中1、石英玻璃上基板，2、NIPAM单体水溶液，3、石英玻璃下基板；
图2为采用氘钨组合式光源，透过壁厚1mm的双层中空石英玻璃、内充18.0％NIPAM单体水溶液，在不同环境温度下，记录的可见光光谱，将可见光扫描波长范围设定在380nm～780nm，进行扫描，记录得的可见光光谱；其中附图中各光谱对应的环境温度标记如下：2、25.8℃，3、32.0℃，4、33.1℃，5、34.6℃，6、34.8℃，7、35.4℃；
图3为可见光透过率谱图；其中附图中各光谱对应的环境温度标记如下：2、25.8℃，3、32.0℃，4、33.1℃，5、34.6℃，6、34.8℃，7、35.4℃。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
采用氘钨组合式光源，透过壁厚1mm的双层中空石英玻璃、内充18.0％NIPAM单体水溶液，将可见光光谱仪扫描波长范围设定在380nm～780nm，设置环境所处的温度为25.8℃，进行扫描，记录相应的可见光光谱。将可见光光谱的强度与光源的可见光光谱强度进行相比，得比值，建立相应的可见光透过率谱图。
实施例2
采用氘钨组合式光源，透过壁厚1mm的双层中空石英玻璃、内充18.0％NIPAM单体水溶液，将可见光光谱仪扫描波长范围设定在380nm～780nm，设置环境所处的温度为32.0℃，进行扫描，记录相应的可见光光谱。将可见光光谱的强度与光源的可见光光谱强度进行相比，得比值，建立相应的可见光透过率谱图。
实施例3
采用氘钨组合式光源，透过壁厚1mm的双层中空石英玻璃、内充18.0％NIPAM单体水溶液，将可见光光谱仪扫描波长范围设定在380nm～780nm，设置环境所处的温度为33.1℃，进行扫描，记录相应的可见光光谱。将可见光光谱的强度与光源的可见光光谱强度进行相比，得比值，建立相应的可见光透过率谱图。
实施例4
采用氘钨组合式光源，透过壁厚1mm的双层中空石英玻璃、内充18.0％NIPAM单体水溶液，将可见光光谱仪扫描波长范围设定在380nm～780nm，设置环境所处的温度为34.6℃，进行扫描，记录相应的可见光光谱。将可见光光谱的强度与光源的可见光光谱强度进行相比，得比值，建立相应的可见光透过率谱图。
实施例5
采用氘钨组合式光源，透过壁厚1mm的双层中空石英玻璃、内充18.0％NIPAM单体水溶液，将可见光光谱仪扫描波长范围设定在380nm～780nm，设置环境所处的温度为34.8℃，进行扫描，记录相应的可见光光谱。将可见光光谱的强度与光源的可见光光谱强度进行相比，得比值，建立相应的可见光透过率谱图。
实施例6
采用氘钨组合式光源，透过壁厚1mm的双层中空石英玻璃、内充18.0％NIPAM单体水溶液，将可见光光谱仪扫描波长范围设定在380nm～780nm，设置环境所处的温度为35.4℃，进行扫描，记录相应的可见光光谱。将可见光光谱的强度与光源的可见光光谱强度进行相比，得比值，建立相应的可见光透过率谱图。
在室温环境，18.0％NIPAM单体水溶液澄清，透光性好；当温度上升，水溶液保持澄清；当温度接近低临界溶液温度(～34.6℃)时，水溶液逐渐由澄清向乳白、不透明转变；当温度超过LCST后继续上升，水溶液则完全不透光。反向，当温度逐渐降低，发生逆过程。

Claims (6)

1.一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃，其特征在于：所述可见光波段温敏调光玻璃包括：石英玻璃上基板、N-异丙基丙烯酰胺NIPAM单体水溶液、石英玻璃下基板；其中NIPAM单体水溶液被充入石英玻璃上基板和石英玻璃下基板构成的双层中空石英玻璃内；所述NIPAM单体水溶液的质量百分浓度为18.0％。
2.根据权利要求1所述的一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃，其特征在于：所述双层中空石英玻璃的壁厚为0.5mm～2.0mm。
3.根据权利要求1所述的一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃，其特征在于：所述双层石英玻璃中空单体溶液层厚度为1.0mm～10.0mm。
4.一种测量如权利要求1-3任一所述的含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃的不同温度下相应的可见光透过率谱图的方法，包括：
(1)采用氘钨组合式光源，可见光扫描，直接记录可见光光谱；其中可见光扫描波长范围设定在380nm～780nm；
(2)采用氘钨组合式光源，透过可见光波段温敏调光玻璃，可见光扫描，记录室温环境时的可见光光谱；其中可见光扫描波长范围设定在380nm～780nm；
(3)改变温度，温度先持续上升，然后再持续下降，进行可见光扫描，记录相应温度的可见光光谱；
(4)将步骤(2)和(3)的可见光辐射强度与步骤(1)光源可见光辐射强度进行相比，得比值，得到不同温度下相应的可见光透过率谱图。
5.根据权利要求4所述的一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃的应用，其特征在于：所述步骤(2)中室温环境为0.0℃～32.0℃。
6.根据权利要求4所述的一种含NIPAM单体水溶液的可见光波段温敏调光玻璃的应用，其特征在于：所述步骤(3)中温度持续上升范围为：室温～60.0℃；持续下降范围为：60.0℃～室温。
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基于聚(N-异丙基丙烯酰胺)的变色节能体系的探索性研究;叶兴旺;《浙江大学硕士学位论文》;20120531;第27页第1-10段，图18 *

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