建筑物窗体变色智能涂层浅析
董春涵 雷浩东 彭子文
变色智能涂层在建筑窗体上的应用可以极大节约人们在空调制冷或制热以及其他供暖方式方面的能源。本文结合部分国内文献，分析介绍了建筑物窗体变色智能涂层研究的原理及分类。
一、引言
随着世界能源的短缺问题日渐严重，节约能源已经成为越来越多人所关心的问题。在建筑中用于供暖、制冷、通风以及家电占用世界主要能源的三分之一左右，而在我国，建筑能耗也在逐年增长。所占比例已经超过了总能源的四分之一。因此建筑节能方面对我们来说有着巨大的发挥空间。随着现代建筑行业的逐渐发展，为了美观，方便玻璃占外墙的比例也越来越大。普通玻璃随虽然有很高的透光率，但是并不能阻挡红外辐射。在夏天就会导致室内温度过高，人们感到炎热，所以室内空调和风扇的使用也会大大增加，因此能耗也会大大增加。在这种情况下，对变色智能涂层的研究迅速成为人们研究的热点。变色智能涂层能够根据外界环境、温度智能地调控对太阳光能量的吸收。温度不同时智能的调控太阳光的透过率，同时高温时会阻大部分挡红外辐射进入室内，实现对室内温度平衡的控制。从而节省为保持室内温度的消耗的能源，达到节能的目的。我们将使用变色智能涂层的玻璃我们称为"变色玻璃"。
二、变色玻璃的分类
变色玻璃是指在电场或电流、光照、温度、表面施压等一定条件下改变颜色且随着条件的变化而发生相应的变化，当施加条件消失后又能可逆地自动恢复到初始状态的玻璃。变色玻璃随外界环境的变化而改变自身的透过特性，能够实现对太阳辐射能量的有效控制。变色玻璃按玻璃特性改变机理主要分为光致变色玻璃、热致变色玻璃、电致变色玻璃。
在成虫盛发期每亩用80%敌敌畏乳油100～150毫升，用高梁秆或玉米秆切成20厘米长，吸足药液制成药棒，亩播40～50棒熏蒸成虫，注意敌敌畏对高梁有药害。
1.电致变色玻璃。
电致变色玻璃的工作原理是材料通过氧化还原反应得失电子从而使自身颜色发生改变。其结构如同汉堡。上下透明导电层像面包片一样在最外层。中间是电致变色层、离子导体层和离子储存层。其中最重要的肉片部分是电致变色层。电致变色玻璃的材料大致可分为有机和无机两种。无机点至变色材料主要是过渡金属氧化物及其衍生物，如WO3。有机电致变色材料的典型代表是紫罗精类化合物。电致变色玻璃最早的报道是在上世纪三十年代。1969年，S.K.Deb首次使用无定形WO3薄膜制备了电致变色器件。上世纪七八十年代，电致变色玻璃开始勃勃发展。时至今日，电致变色玻璃已经开始融入人们的生活。
2.光致变色玻璃。
已经发现的光致变色材料有很多。有有机的，比如螺吡喃类等；有无机的，比如过渡金属氧化物，金属卤化物，稀土配合物等。我们这里主要讨论的是无机中的金属卤化物，如氯化银，碘化钙和碘化汞混合晶体。以氯化银为例，其变色机理是氯化银在光辐射作用下，发生光分解分裂成为银和氯，大量银原子和氯原子聚在一起，成为胶体吸收光从而使玻璃变色，这个过程是可逆的，当外界光照条件消失或者改变时，氯又会和银重新结合形成氯化银，达到褪色的效果。不过，对含有氯化银进行热处理时难度极高，因为在高温下，银离子极易被还原。光致变色材料最早于一百多年前生物体内发现。随着技术的不断成熟，上世纪六十年代已经出现了它的商品。在我国五六十年代也曾经广泛研究过光致变色现象，但是由于多方面因素的影响，这一研究工作曾经中断了很长一段时间，八十年代开始，吴国生等人开展了俘精酸醉光致变色化合物的研究，李仲杰等又相继合成了螺吡喃类光致变色化合物。
31年后的2015年，昆明新空港长水国际机场近旁的小哨乡牧场，云南省草地动物科学研究院院长黄必志和他的同事来到草场的牛舍内，一头头体格壮硕的牛围了过来，“这就是‘云岭牛’的种牛，它们1/4的血缘来自十九世纪八十年代的莫累灰牛。”黄必志说。
3.热致变色玻璃。
热致变色玻璃是在普通玻璃上涂敷一层热致变色玻璃材料或者玻璃本体经过改性从而具有热致变色功能的玻璃。由外界温度变化而自身发生可逆的颜色改变，根据在不同的温度区间内变色可以分为高温变色和低温变色，也可以由材料的性质分为有机材料和无机材料，无机材料中的掺杂锶和钙的锰酸镧掺杂锶和钙的锰酸镧以及VO2材料是目前主要的热致变色材料。
三、结语
总之，智能变色玻璃因其节能、方便等优点可能成为玻璃行业最具发展的类别之一。但目前我国因起步较晚，技术还不是很成熟。国内变色玻璃企业也为数不多。智能变色玻璃在我国仍需要发展。
（作者单位：吉林建筑大学电气与计算机学院）
标签：建筑物论文; 世界能源论文; 涂层论文; 智能论文; 窗体论文; 建筑能耗论文; 普通玻璃论文; 短缺问题论文; 吉林建筑大学电气与计算机学院论文;