CN113715436B - 一种用于汽车的环境交互式复合板材、汽车天窗和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车的环境交互式复合板材，包括两层透明外板，所述两层透明外板之间设有自发光层和环境响应层，所述自发光层与所述环境响应层为横向平行不干涉设置，或所述自发光层与所述环境响应层呈部分或全部重叠设置；所述自发光层包括光致发光层，所述环境响应层包括响应变色层和响应发光层。本发明还公开了一种汽车天窗和汽车。这种用于汽车的环境交互式复合板材、汽车天窗和汽车无需耗费电能即可在夜晚发光，并与车外环境发生交互，变化丰富，趣味性强。

Description

一种用于汽车的环境交互式复合板材、汽车天窗和汽车
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，尤其涉及一种用于汽车的环境交互式复合板材、汽车天窗和汽车。
背景技术
随着汽车科技的发展，一些高端车型中的内饰也越发高级和富有科技感，各种新奇的内饰层出不穷，近几年流行的汽车星空顶深受年轻人的喜爱，汽车星空顶最早源劳斯莱斯车，其由一个发光源通过多根导光光纤将各色光传导至汽车顶篷上，形成夜晚星空的浪漫效果。
但是现有的一般的星空顶为了达到繁星闪烁的效果，常常需要安装1000根以上的光纤，且需要对顶棚穿孔，再将每根光纤逐个安装至这些孔中，一致性难以保证，精度要求极高，造成了安装困难且耗时费力的问题。此外，这种星空顶由于需要提供较大功率的灯光才能满足上千光纤的照亮效果，增加了车辆的耗能；且色彩效果单一，变化少，且顶棚只能为非透明结构，否则将暴露其中复杂的光纤分布，与车外环境无法产生交互，趣味性少，容易产生审美疲劳。
发明内容
为了克服现有技术的一些不足，本发明的目的在于提供一种用于汽车的环境交互式复合板材、汽车天窗和汽车，其无需耗费电能即可在夜晚发光，并与车外环境发生交互，变化丰富，趣味性强。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种用于汽车的环境交互式复合板材，包括两层透明外板，所述两层透明外板之间设有自发光层和环境响应层，所述自发光层与所述环境响应层为横向平行不干涉设置，或所述自发光层与所述环境响应层呈部分或全部重叠设置；所述自发光层包括光致发光层，所述环境响应层包括响应变色层和响应发光层。
进一步地，所述自发光层和/或所述环境响应层仅覆盖所述透明外板的一部分，或，所述自发光层和/或所述环境响应层满覆所述透明外板。
进一步地，所述光致发光层的材质包括荧光材料和/或磷光材料；所述响应变色层的材质包括温度响应变色材料、湿度响应变色材料和力致变色材料；所述响应发光层的材质包括温度响应发光材料、湿度响应发光材料和力致发光材料
进一步地，所述自发光层和/或所述环境响应层在非响应状态时为无色、全透明或浅色透明状态。
进一步地，所述自发光层的厚度和所述环境响应层厚度为1nm至1000nm。
进一步地，所述自发光层和环境响应层在透明外板的平面上排布形成图案。
进一步地，所述透明外板为透明木头板。
进一步地，两层所述透明外板的边缘通过胶粘剂连接，所述胶粘剂在凝固后呈透明状态。
一种汽车天窗，包括天窗框架，所述天窗框架内嵌有所述用于汽车的环境交互式复合板材。
一种汽车，包括所述的汽车车窗。
现有技术中用来产生特殊效果的汽车顶篷或天窗等类似的结构，往往需要采用灯具来作为辅助，增加了车辆的耗能，且无法与外界环境交互产生不同的效果。而本发明中提供了一种用于汽车的环境交互式复合板材，其中透明外板位基础层，为其余层提供了安装位置和保护。
以此为基础，本发明中的环境交互式复合板材中还采用了自发光层和环境响应层，其中环境响应层能够在受到不同的外界因素(温度、湿度、外力等)刺激，从而发生不同的变化，与环境和外界刺激产生交互作用。在白天或光线充足时，其中的响应变色层能在受到外界因素刺激后变色，其无需再使用不同颜色灯光，就可实现颜色上的变化；也无需受到在使用灯光时，要求环境的昏暗才能看到较好的视觉效果的限制。在夜晚或光线昏暗时，自发光层能在受到刺激后发光，再结合响应变色层受其它环境因素的影响的变色，无需依赖灯光和电源就能够共同形成变幻莫测的视觉体验。横向不干涉的自发光层和环境响应层，在材料的正面上分别作用，分别产生各自的视觉效果；而具有至少部分重叠的自发光层和环境响应层能够在视觉效果上叠加碰撞，比如发光和变色的叠加，在设计制造时，可以根据需求设计和制造出各种组合，趣味性强，变化丰富。
本发明中的一种汽车天窗，其天窗可以与环境交互产生各类变化，在无需用电的前提下，充分发挥了环境交互式复合板材中不同材料板自身的特质，使得千变万化的外界环境成为本复合板材的变化源泉，不仅能够形成类似发光星空顶的效果，还能形成更加独特的视觉效果，避免了现有技术中星空顶等汽车部件中变化单一，结构复杂，耗能多等各种缺陷，制造成本和安装成本也得到了极大的降低，适合用于各种档次的汽车中。
本发明中的一种汽车，其天窗可以与环境交互产生各类变化，互动性强，趣味性足，提高驾乘人员的驾乘体验。
附图说明
图1为本发明的一种用于汽车的环境交互式复合板材的一种实施方式截面结构示意图；
图2为本发明的一种用于汽车的环境交互式复合板材的另一种实施方式截面结构示意图；
图中，1－透明外板，12－胶粘剂，2－自发光层，3－环境响应层。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明的一种用于汽车的环境交互式复合板材，包括两层透明外板1，所述两层透明外板1之间设有自发光层2和环境响应层3，所述自发光层2与所述环境响应层3为横向平行不干涉设置，或所述自发光层2与所述环境响应层3呈部分或全部重叠设置；所述自发光层2包括光致发光层，所述环境响应层3包括响应变色层和响应发光层。透明外板1位基础层，为其余层提供了安装位置和保护，自发光层2和环境响应层3为较为敏感的材质，若长期直接暴露在外界环境中，容易失效，双层透明外板1能很好地避免此类情况发生。其中，自发光层指能够不依赖电力而自行发光的层。
两个透明外板1之间的自发光层2和环境响应层3，其中自发光层2受到光的刺激而变化；环境响应层3可受到不同的外界因素刺激，从而发生不同的变化(变色或发光)，与环境和外界刺激产生交互作用。在白天或光线充足时，其中的响应变色层能在受到外界因素刺激后变色，其无需再使用不同颜色灯光，就可实现颜色上的变化；也无需受到在使用灯光时，要求环境的昏暗才能看到较好的视觉效果的限制。在夜晚或光线昏暗时，自发光层2和响应发光层能在受到刺激后发光，再结合响应变色层受其它环境因素的影响的变色，无需依赖灯光和电源就能够共同形成变幻莫测的视觉体验。
此外，响应变色层的材料可为各种智能变色材料，在色彩上与自发光层具有不同的显示效果。在具体变色方案上，本实施例提供一种根据温度变色的温度响应变色层，当温度较高时，变色为冷色光(例如蓝色)，给使用者凉爽的感觉；当温度较低时，变色为暖色光，给使用者温暖的感觉。
在响应变色材料的具体材料选择上，本实施例提供几种优选选择。其中，温度变色材料包括无机类的(二氧化钒(VO2)、二氧化钛等)和有机类的(三苯甲烷类、吩噻嗪类、螺环类等)；力致变色材料包括三苯胺、二芴基琥珀腈(DFSN)，光致变色材料包括过度金属氧化物(WO3、MoO3、TiO2等)、金属氯化物(氯化铜、氯化银等)；湿度变色材料：壳聚糖和羧甲基纤维素共聚物；力致发光材料包括Sr3Al2O6：Eu3+/Eu2+，ZnS：Mn2+和SrAl2O4：Eu2+；振动诱导发光材料包括N，N－二取代－二氢二苯并[a，c]吩嗪类化合物。
如图1所示，横向不干涉的自发光层2和环境响应层3，在材料的正面上分别作用，分别产生各自的视觉效果；
如图2所示，而具有至少部分重叠的自发光层2和环境响应层3能够在视觉效果上叠加碰撞，比如发光和变色的叠加，在设计制造时，可以根据需求设计和制造出各种组合，趣味性强，变化丰富。
自发光层2和环境响应层3可能是通过液体涂料涂覆的方式固定在透明外板1上，或制成纳米级别的薄膜再贴在透明外板1上，或采用沉积镀膜等方式固定在透明外板1上，在此不一一列举。
作为本实施例中的一种优选方案，所述自发光层2和/或所述环境响应层3仅覆盖所述透明外板1的一部分，这种覆盖方式在透明外板1上设有留白，使得透明外板1的一部分可以是完全的本来的透明外板1，当使用者观察时，在其它具有自发光层2或环境响应层3的位置具有变化，原本的透明外板1能够反映原本的外界环境样貌，保留了观察外界环境的窗口。
作为本实施例中的另一种优选方案，所述自发光层2和/或所述环境响应层3满覆所述透明外板1。满覆方式将所有透明外板1都至少覆盖有自发光层2或环境响应层3中的一种，使得透明外板1至少能保持一类变化，不留有单调的区域。
作为自发光层2和环境响应层3材质的优选方案，所述光致发光层的材质包括荧光材料和/或磷光材料。其中，吸收一定波长的光，立刻向外发出不同波长的光，称为荧光，当入射光消失时，荧光材料就会立刻停止发光。该材料包括无机荧光材料如碱土金属的硫化物(如ZnS、CaS)铝酸盐(SrAl2O4，CaAl2O4，BaAl2O4)等、有机荧光材料(如恶二唑及其衍生物类，三唑及其衍生物类，罗丹明及其衍生物类，香豆素类衍生物，1，8－萘酰亚胺类衍生物，吡唑啉衍生物，三苯胺类衍生物，卟啉类化合物，咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物，苝类衍生物等)、高分子荧光材料(主要是共轭聚合物，如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等；聚三苯基胺，聚咔唑，聚吡咯，聚卟啉及其衍生物、共聚物等)。而磷光材料为在光激发时和光激发停止后一定时间内(＞10－8s)能够发光的材料，包括有硫化锌ZnS：Cu，ZnS：MnCu，ZnS：Cu、Eu、Br等；碱土硫化物CaS：Eu，CaS：Ce，氧化物MgAI11O9：Ce、Tb等。不管是荧光材料还是磷光材料，其在黑暗中发光都不需要借助电力来完成，除这两种材料之外，本发明技术人员还可以采用其它自发光材料来形成自发光层。所述响应变色层的材质包括温度响应变色材料、湿度响应变色材料和力致变色材料，以实现随着温度、湿度和受力的变化而变化颜色的效果；所述响应发光层的材质包括温度响应发光材料、湿度响应发光材料和力致发光材料，以实现随着温度、湿度和受力的变化而变化发光强度的效果。
此外，作为各层材料的优选方案，所述自发光层为透明性自发光层；所述环境响应层3在非响应状态时为无色、全透明或浅色透明状态，其中浅色透明是指带有一定深度的颜色，但不影响其透视效果，也可称之为带颜色透明。比起非无色或透明状态的材料，本实施例中的自发光层和环境响应层3可以在不受刺激时尽量完整展示车外的原本样貌，在受到环境刺激时变成不同的样子，兼顾一般使用和趣味变化美观的功能。其中，响应变色层包括温度响应变色层、湿度响应变色层、力致响应变色层；自发光层包括温度自发光层、力致发光板。
在具体的厚度上，本实施例中的所述自发光层的厚度和所述环境响应层3厚度为1nm至1000nm，优选为1nm至500nm，尤其是200nm至250nm。这一厚度的材料既能满足与车外环境的互动，变化足够明显，又不会使得厚度过大，造成整个板材过于笨重。在此基础上，为了提高支撑力，所述透明外板的厚度大于所述自发光层的厚度和环境响应层3的厚度。
本实施例中的自发光层2和响应性材料是产生视觉变化的主要原因，为了提高视觉上的美观性，优选将所述自发光层2和环境响应层3在透明外板1的平面上排布形成图案。图案可为规则排列的几何图案，也可为不规则的抽象派图案，在此不做限制，在实际制造中，由于每处自发光层2和环境响应层3的大小、形状和位置都可以变化，根据不同车型，甚至根据车主的自主定制来制作，个性化和可塑性强。
本实施例中的透明外板1最重要的特性为外观上的透明和结构上的较高强度，所以这类材料可以选用传统的钢化玻璃或特殊的塑料，但钢化玻璃重量过大，塑料的强度方面存在不足，因此本实施例提供的更加优选方案为所述透明外板1为透明木头板。透明木头板为近些年出现的新材料，在外观上，其几乎透明，却仍具有隐约的每块木材独一无二的生长纹理，装饰性强，还能与内部的自发光层2和响应性材料协同产生更好的视觉效果。在结构上，其由于木材基体和所浸渍的聚合物之间存在强有力的键合，通过两者之间的协同作用，力学性能大大提升，韧性高达2.73J/m3，远超玻璃和一般塑料的韧性，因此当其作为本实施例中环境交互式复合板材的外层支撑性材料时，具有很高的结构强度，非常适合。此外，与一般玻璃和塑料不同的是，其还具有隔热的功能，由于木材基体和聚合物的热导致极低，且木材具有各向异性的骨架结构，透明木头具有各向异性的热管理性能，一些透明木头甚至可以屏蔽几乎100％的UVC和UVB光谱，以及大部分UVA光谱，那么当其安装在汽车天窗上时，即使是晴天，在使用本环境交互式复合板材的前提下，也能非常好的避免驾乘人员晒黑和车内温度快速升高，同时还不会影响车内的采光，综合性能非常强。
更加优选地，两块透明外板1的结构在制造时可以分别制造，后续再组装起来，这种结构能够降低制造难度，也能提高制造的精度。由于中部需要留出安装腔11的位置，因此在两块透明外板1的连接上，本实施例采用的是在两块所述透明外板1的边缘通过胶粘剂12连接，所述胶粘剂12在凝固后呈透明状态，所述胶粘剂12的种类优选水性聚氨酯粘着剂或聚丙烯酸类粘着剂。水性聚氨酯粘着剂具有软硬度可调节，耐低温、柔韧性好，粘接强度大等优点，尤其是其能同时粘接金属和非金属的特质，那么当本实施例中的环境交互式复合板材安装在汽车上需要安装时，容易在点胶时与两块透明外板1边缘的胶混合，此时如果没有用到可以粘接金属的胶，可能会使得其粘接发生不稳定的现象。而聚丙烯酸类粘着剂，尤其是聚丙烯酸脂粘着剂，具有强度高、耐冲击、剪切力强和使用方便等优点，采用此粘着剂粘接的两块透明外板1，连接处也不容易在受到撞击时失效，适合用于对强度要求较高的汽车中。
还提供一种汽车天窗，包括天窗框架，所述天窗框架内嵌有所述用于汽车的环境交互式复合板材。其天窗可以与环境交互产生各类变化，在无需用电的前提下，充分发挥了环境交互式复合板材中不同材料板自身的特质，使得千变万化的外界环境成为本复合板材的变化源泉，避免了现有技术中星空顶等汽车部件中变化单一，结构复杂，耗能多等各种缺陷，制造成本和安装成本也得到了极大的降低，适合用于各种档次的汽车中。本实施例中的汽车天窗可以是外滑式、内藏式、内藏外翻式、全景式和窗帘式等，环境交互式符合板材主要取代现有技术中玻璃的位置，天窗框架等其余结构采用与现有技术一样的结构。
还提供一种汽车，包括所述的汽车车窗。其天窗可以与环境交互产生各类变化，在无需用电的前提下，充分发挥了环境交互式复合板材中不同材料板自身的特质，使得千变万化的外界环境成为本复合板材的变化源泉，避免了现有技术中星空顶等汽车部件中变化单一，结构复杂，耗能多等各种缺陷，制造成本和安装成本也得到了极大的降低；且互动性强，趣味性足，提高驾乘人员的驾乘体验，适合用于各种档次的汽车中。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种用于汽车的环境交互式复合板材，其特征在于，包括两层透明外板，所述两层透明外板之间设有自发光层和环境响应层，所述自发光层与所述环境响应层为横向平行不干涉设置，或所述自发光层与所述环境响应层呈部分或全部重叠设置；所述自发光层包括光致发光层，所述环境响应层包括响应变色层和响应发光层；
所述光致发光层的材质包括荧光材料和/或磷光材料；所述响应变色层的材质包括温度响应变色材料、湿度响应变色材料和力致变色材料；所述响应发光层的材质包括温度响应发光材料、湿度响应发光材料和力致发光材料。
2.如权利要求1所述的用于汽车的环境交互式复合板材，其特征在于，所述自发光层和/或所述环境响应层仅覆盖所述透明外板的一部分，或，所述自发光层和/或所述环境响应层满覆所述透明外板。
3.如权利要求1所述的用于汽车的环境交互式复合板材，其特征在于，所述自发光层和/或所述环境响应层在非响应状态时为无色、全透明或浅色透明状态的其中之一。
4.如权利要求1所述的用于汽车的环境交互式复合板材，其特征在于，所述自发光层的厚度和所述环境响应层厚度为1nm至1000nm。
5.如权利要求1所述的用于汽车的环境交互式复合板材，其特征在于，所述自发光层和环境响应层在透明外板的平面上排布形成图案。
6.如权利要求1或2所述的用于汽车的环境交互式复合板材，其特征在于，所述透明外板为透明木头板。
7.如权利要求1所述的用于汽车的环境交互式复合板材，其特征在于，两层所述透明外板的边缘通过胶粘剂连接，所述胶粘剂在凝固后呈透明状态。
8.一种汽车天窗，其特征在于，包括天窗框架，所述天窗框架内嵌有权利要求1至7任一项所述用于汽车的环境交互式复合板材。
9.一种汽车，其特征在于，包括权利要求8所述的汽车车窗。
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