CN112255827A - 一种动态可调节的智能窗及其制备方法和应用 - Google Patents

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卢涵
金名亮
水玲玲
周国富
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Zhaoqing South China Normal University Optoelectronics Industry Research Institute
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Abstract

本发明属于智能调光装置技术领域，公开了一种动态可调节的智能窗，通过在主体液晶中引入溴化十二烷基咪唑盐，施加电压控制液晶分子的取向，即可调节智能窗的透光率，实现智能窗的动态调节；本发明直接在主体液晶中引入溴化十二烷基咪唑盐，制备工艺简单、成本低；同时可以在低驱动电压下调节范围广，能耗低，可广泛应用于建筑玻璃、家居玻璃及车载玻璃等领域。

Description

一种动态可调节的智能窗及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于智能调光装置技术领域，更具体地，涉及一种动态可调节的智能窗及其制备方法和应用。
背景技术
液晶智能窗，可通过调节电压来控制玻璃的透光率，使其在透明和不透明状态之间进行切换。而普通的玻璃透光率无法进行动态调节，因此需要动态可调节的玻璃窗来控制透光率。液晶智能窗可广泛应用于建筑玻璃、家居玻璃及车载玻璃等领域。
目前的智能窗大都基于聚合物网络体系，所用的聚合物材料价格昂贵、生产成本高、生产周期长、并且需要较高的驱动电压、能耗高、调节范围小。因此，迫切的需要一种成本低、能耗低、调节范围广的智能窗的制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中液晶智能窗的生产成本高、能耗高、调节范围小等缺陷和不足，提供一种动态可调节的智能窗。
本发明的第二个目的是提供所述智能窗的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种动态可调节的智能窗，包括从上到下依次层叠设置的第一透光导电基板、第一取向层、液晶层、第二取向层和第二透光导电基板；所述液晶层由主体液晶和溴化十二烷基咪唑盐组成。
本发明上述智能窗的原理是：在未施加电压状态下，液晶层内的液晶分子在取向层的诱导下，呈垂直排列，呈现透光状态；在施加电压状态下，由于溴化十二烷基咪唑盐的引入，液晶分子会发生高速的不规则运动，从而实现智能窗透光率的动态调节。
优选地，所述主体液晶为负向液晶，所述第一取向层和第二取向层均为垂直取向层。
更优选地，所述第一取向层和第二取向层为聚酰亚胺取向层。
优选地，所述溴化十二烷基咪唑盐在液晶层中的质量浓度为0.00001wt％～10wt％；所述液晶层的厚度为5μm～100μm。
优选地，所述的动态可调节的智能窗还包括电源组件，所述第一透光导电基板和第二透光导电基板分别与电源组件的两极电性连接。
本发明所述电源组件的工作电压为5V～100V。
本发明还提供上述动态可调节的智能窗在建筑玻璃、家居玻璃或者车载玻璃方面的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种动态可调节的智能窗，通过在主体液晶中引入溴化十二烷基咪唑盐，施加电压控制液晶分子的取向，即可调节智能窗的透光率，实现智能窗的动态调节；本发明直接在主体液晶中引入溴化十二烷基咪唑盐，制备工艺简单、成本低；同时可以在低驱动电压下调节范围广，能耗低，可广泛应用于建筑玻璃、家居玻璃及车载玻璃等领域。
附图说明
图1为本发明的动态可调节智能窗未施加电压时的截面示意图，1为第一透光导电基板，2为第一取向层，3为负向液晶，4为溴化十二烷基咪唑盐，5为第二取向层，6为第二透光导电基板；
图2为本发明的动态可调节智能窗施加电压时的截面示意图；
图3为实施例1中智能窗的透光率；
图4为实施例2中智能窗的透光率；
图5为实施例3中智能窗的透光率；
图6为对比例1中智能窗的透光率。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例以及实验例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料；所用的设备，如无特殊说明，均为常规实验设备。
实施例1
参见图1，本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，包括层叠设置的第一透光导电基板1、第一取向层2、液晶层(由负向液晶3和溴化十二烷基咪唑盐4组成)、第二取向层4、第二透光导电基板5，其中，第一透光导电基板1和第二透光导电基板5分别与电源两极电性连接。所述液晶层厚度为5μm，液晶层为99.99wt％的负性液晶和0.01wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。
在未施加电压时，液晶分子垂直取向于透光导电基板，此时智能窗呈透光状态。参见图2，在施加电压为20V时，由于溴化十二烷基咪唑盐4的存在，垂直取向的负性液晶3会高速转动，呈现无规则排列。在本实施例通电条件下(参见图3)，智能窗在500nm波长的透光率为4％，呈现不透光状态。
实施例2
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为5μm，液晶层为99.99wt％的负性液晶和0.01wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。参见图4，在施加电压为10V时，智能窗在500nm波长的透光率为60％，呈现半透光状态。
实施例3
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为5μm，液晶层为99.1wt％的负性液晶和0.9wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。参见图5，在施加电压为25V时，智能窗在500nm波长的透光率为8％，呈现不透光状态。
实施例4
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为50μm，液晶层为99.995wt％的负性液晶和0.005wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。在施加电压为15V时，智能窗从透光状态调节为不透光状态。
实施例5
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为100μm，液晶层为99.99wt％的负性液晶和0.01wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。在施加电压为100V时，智能窗从透光状态调节为半透光状态。
实施例6
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为5μm，液晶层为99.9995wt％的负性液晶和0.0005wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。在施加电压为50V时，智能窗从透光状态调节为不透光状态。
实施例7
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为25μm，液晶层为99.99wt％的负性液晶和0.01wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。在施加电压为10V时，智能窗从透光状态调节为半透光状态。
对比例1
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗及，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为5μm，液晶层为100wt％的负性液晶。参见图6，在施加电压为100V时，智能窗在500nm透光率为99％，依然呈现透光状态，透光率无法调节。
对比例2
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为5μm，液晶层为99.999999wt％的负性液晶和0.000001wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。在施加电压为30V时，智能窗依然呈现透光状态，透光率无法调节。
对比例3
本实施例提供了一种动态可调节的智能窗，其结构与实施例1相同，所述液晶层厚度为500μm，液晶层为99.99wt％的负性液晶和0.01wt％溴化十二烷基咪唑盐的混合物。在施加电压为30V时，智能窗依然呈现透光状态，透光率无法调节。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种动态可调节的智能窗，其特征在于，包括从上到下依次层叠设置的第一透光导电基板、第一取向层、液晶层、第二取向层和第二透光导电基板；所述液晶层由主体液晶和溴化十二烷基咪唑盐组成。
2.根据权利要求1所述的动态可调节的智能窗，其特征在于，所述主体液晶为负向液晶，所述第一取向层和第二取向层均为垂直取向层。
3.根据权利要求2所述的动态可调节的智能窗，其特征在于，所述溴化十二烷基咪唑盐在液晶层中的质量浓度为0.00001wt％～10wt％；所述液晶层的厚度为5μm～100μm。
4.根据权利要求1至3任一项所述的动态可调节的智能窗，其特征在于，还包括电源组件，所述第一透光导电基板和第二透光导电基板分别与电源组件的两极电性连接。
5.权利要求4所述动态可调节的智能窗在建筑玻璃、家居玻璃或者车载玻璃方面的应用。
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