CN109085706B - 一种基于叶绿素掺杂的光响应器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于叶绿素掺杂的光响应器件，包括相对设置的两块透光导电基板，两块所述透光导电基板相对的一侧均涂覆有垂直取向层，两块所述透光导电基板之间封装形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括负性液晶和叶绿素。本发明的光响应器件能够基于叶绿素的见光分解离子的效应，达到明暗调节的目的，进而满足了人们对智能调节光线的需求，实现较为智能的效果。

Description

一种基于叶绿素掺杂的光响应器件
技术领域
本发明涉及建筑家居领域，尤其是涉及一种基于叶绿素掺杂的光响应器件。
背景技术
随着时代的发展，智能建筑已经逐渐进入人们的生活，越来越多的功能材料将会在节能绿色建筑中扮演重要角色。传统的调光玻璃都是采用在玻璃表面镀膜的方法，采用不同材质的镀膜技术来改变玻璃窗的透射和反射波段。例如在玻璃上镀上特定膜层，使得该镀膜层对可见光有一定的阻断效果，起到一定的隐蔽作用，但是该镀膜层却不同随着环境的改变或个人生活喜好来改变明暗效果，即不是智能的，而且镀膜对玻璃来说还非常的不美观，且使用不方便、商业生产价格较高。
此外这种膜涂层一般都掺杂有金属或者金属氧化物的离子晶体，当这种膜层大量镀在玻璃上会很容易干扰导航和通信系统，这是较为严重的缺点，使得其难以广泛应用在建筑家具以及生活中。基于以上原因，需要寻找一种能够满足人们对智能调节光线需求的器件。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于叶绿素掺杂的光响应器件。
本发明所采取的技术方案是：
本发明提供一种基于叶绿素掺杂的光响应器件，包括相对设置的两块透光导电基板，两块所述透光导电基板相对的一侧均涂覆有垂直取向层，两块所述透光导电基板之间封装形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括负性液晶和叶绿素。
优选地，所述液晶混合物包括90～99质量份的负性液晶和1～10质量份的叶绿素。
优选地，所述透光导电基板包括透光基板和设在所述透光基板上的导电层。
进一步地，所述导电层的材料为ITO、银纳米线中的至少一种。
优选地，所述叶绿素来源于菠菜、玉兰中的至少一种。
优选地，所述调节区内设有间隔子用以控制两块所述透光导电基板之间的间距。
优选地，还包括电源组件，所述电源组件与两块所述透光导电基板电性连接。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种基于叶绿素掺杂的光响应器件，在未施加电压时，负性液晶在垂直取向层的作用下呈垂直于透光导电基板单畴排列，叶绿素分子和负性液晶均匀分布，此时光线的透过率达到最高，器件呈现高度透明状态。在施加电压时，基于叶绿素见光光解产生离子的效应，光解产生的阴阳离子在电场的作用下开始振荡产生混沌湍流，即电流体动力学不稳定性(EHDI)，同时负性液晶向平行于透光导电基板的方向转向呈多畴排列，使得器件产生强烈的散射变为模糊状态，并且随着光强度的增大，散射更强器件变得更模糊。当断开电压时EHDI效应停止，器件在较短的时间内恢复初始高度透明状态。本发明的光响应器件中掺杂的叶绿素是一种天然的原料、成本较低、无污染，可以达到有颜色的目的，使器件变得美观好看且绿色不伤害眼睛，此外基于叶绿素的见光分解离子的效应，达到明暗调节的目的，本发明的光响应器件在施加较小电压下，能够随着光强的逐渐增强、散射更强，更加有效地阻隔太阳光的进入，进而满足了人们对智能调节光线的需求，实现较为智能的效果。
附图说明
图1为未施加电压时基于叶绿素掺杂的光响应器件的截面示意图；
图2施加电压时基于叶绿素掺杂的光响应器件的截面示意图；
图3为实施例2中的光响应器件在不同电压下的透射率曲线图；
图4为光响应器件5在不同的测试条件下的透射率曲线图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1，本发明提供一种基于叶绿素掺杂的光响应器件，包括相对设置的透光导电基板一1和透光导电基板二2，所述透光导电基板一1包括透光基板10和镀在所述透光基板10上的导电层11，所述透光导电基板二2包括透光基板20和镀在所述透光基板20上的导电层21，本实施例中透光基板10和透光基板20均为玻璃板，导电层11和导电层21均为ITO导电层，上述两块所述透光导电基板相对的一侧涂覆有垂直取向层3，两块所述透光导电基板之间封装形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括负性液晶4和叶绿素5。在不施加电压的情况下，器件内负性液晶4在垂直取向层3的作用下，呈垂直于透光导电基板单畴排列，负性液晶4和叶绿素5均匀地分散在器件中，叶绿素5见光分解成阴离子6和阳离子7，此时器件呈淡绿色透明态、透光率达到最高，达到95％以上。
本实施例还提供一种上述基于叶绿素掺杂的光响应器件的制备方法，包括以下步骤：在玻璃基板上镀上ITO导电层制备得到透光导电基板，取两块所述透光导电基板，分别在两块所述透光导电基板的表面涂覆垂直配向层，将两块透光导电基板带有配向层的两面相对设置，利用间隔子制成空的液晶盒。取99质量份的负性液晶和1质量份的叶绿素，在磁力搅拌和超声下混合均匀后得到液晶混合物；在黄光条件下，在60℃的热台上利用毛细力将液晶混合物填充至空的液晶盒内，保温30min后自然冷却退火至室温，制备得到器件。
将本发明制得的基于叶绿素掺杂的光响应器件的两块透光导电基板分别与交流电源组件的两极进行电性连接，参见图2，光响应器件在施加交流电压时，叶绿素5见光分解产生阴离子6和阳离子7，此时阴离子6和阳离子7在交变电场的作用下开始振荡产生混沌湍流，即电流体动力学不稳定性，同时负性液晶4向平行于透光导电基板的方向转向，呈多畴排列，使得器件产生强烈的散射、变为模糊状态。
本实施例中的导电层以ITO导电层为例进行说明，还可以导电层的材料还可以选用银纳米线等。本实施例中的叶绿素采用现有的叶绿素提取方法通过菠菜提取得到，还可以通过玉兰等植物提取得到。此外为了调节两块透光导电基板之间的间距，可以在调节区设置若干间隔子。
实施例2
本实施例提供六种基于叶绿素掺杂的光响应器件1-6和对比例1器件，与实施例1相同不同之处在于：光响应器件1中填充的液晶混合物包括98wt％的负性液晶HNG30400和2wt％的叶绿素，光响应器件2中填充的液晶混合物包括97wt％的负性液晶HNG30400和3wt％的叶绿素，光响应器件3中填充的液晶混合物包括96wt％的负性液晶HNG30400和4wt％的叶绿素，光响应器件4中填充的液晶混合物包括95wt％的负性液晶HNG30400和5wt％的叶绿素，光响应器件5中填充的液晶混合物包括92wt％的负性液晶HNG30400和8wt％的叶绿素，光响应器件6中填充的液晶混合物包括90wt％的负性液晶HNG30400和10wt％的叶绿素，对比例1器件中填充的液晶仅为负性液晶HNG30400。取上述6个光响应器件和对比例1器件，测定其在不同电压下的透射率，实验结果如图3所示，实验结果显示单独填充负性液晶做成的器件在施加电压后，器件的透射率几乎不发生变化，而本发明的基于叶绿素掺杂的光响应器件随着交流电压的逐渐增大，器件透射率逐渐降低，器件散射程度加强、变得越来越模糊，并且在相同电压下随着叶绿素掺杂的浓度越大，器件的散射越强。
为探索光照强度的影响，取上述光响应器件5，在不同的测试条件下(测试条件1-4)测定光响应器件的透射率，测试条件1：交流电压0V、光照强度10.2uw/cm2，测试条件2：交流电压30V、光照强度10.2uw/cm2，测试条件3：交流电压30V、光照强度42.5uw/cm2，测试条件4：交流电压30V、光照强度71.8uw/cm2，实验结果如图4所示，结果显示，在不施加电压时，器件是透明状态，透射率很高，为95％以上，施加交流电压时，器件变得模糊并且随着光照强度的增大，器件越来越模糊。

Claims (6)

1.一种基于叶绿素掺杂的光响应器件，其特征在于，包括相对设置的两块透光导电基板，两块所述透光导电基板相对的一侧均涂覆有垂直取向层，两块所述透光导电基板之间封装形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括90～99质量份的负性液晶和1～10质量份的叶绿素。
2.根据权利要求1所述的基于叶绿素掺杂的光响应器件，其特征在于，所述透光导电基板包括透光基板和设在所述透光基板上的导电层。
3.根据权利要求2所述的基于叶绿素掺杂的光响应器件，其特征在于，所述导电层的材料为ITO、银纳米线中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于叶绿素掺杂的光响应器件，其特征在于，所述叶绿素来源于菠菜、玉兰中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的基于叶绿素掺杂的光响应器件，其特征在于，所述调节区内设有间隔子用以控制两块所述透光导电基板之间的间距。
6.根据权利要求1-3任一项所述的基于叶绿素掺杂的光响应器件，其特征在于，还包括电源组件，所述电源组件与两块所述透光导电基板电性连接。
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