一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃。該智能玻璃是由一層或多層透光材料層與至少一層二氧化釩薄膜及至少一層自動(dòng)變色聚碳酸酯板組成的層疊結(jié)構(gòu)的組合體。二氧化釩是一種相變金屬氧化物，在達(dá)到相變溫度時(shí)二氧化釩會(huì)發(fā)生相變，改變其光學(xué)性能，從相變前的全波段透射紅外光，到相變后的全波段反射紅外光。溴化銀在強(qiáng)光照射時(shí)會(huì)分解成銀和溴，分解出的銀的微晶粒使得無(wú)色透明的聚碳酸酯呈現(xiàn)暗棕色，降低可見(jiàn)光進(jìn)入室內(nèi)的量，從而實(shí)現(xiàn)了智能玻璃隨著溫度變化調(diào)節(jié)透過(guò)智能玻璃的輻射能量借以調(diào)節(jié)溫度的功能及根據(jù)光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的可見(jiàn)光強(qiáng)度的功能。在實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的同時(shí)，真正達(dá)到冬暖夏涼，光照柔和，提供人們一個(gè)良好的生活體驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及節(jié)能環(huán)保材料領(lǐng)域，更具體地涉及一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻
3? ο

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求與日俱增，而我國(guó)本來(lái)又是一個(gè)能源不足的國(guó)家，特別是優(yōu)質(zhì)能源不足。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)主要是以煤炭為主要能源來(lái)源，而這種能源使用方式不僅效率底下，而且其副產(chǎn)物對(duì)于環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染。在這樣的困境下如何更好的節(jié)能已經(jīng)日益成為人們的共識(shí)。在各類能耗中，我國(guó)的建筑能耗已經(jīng)占到社會(huì)總能耗的三分之一以上，其中采暖和空調(diào)的能耗占建筑總能耗的55%左右，并且我國(guó)建筑單位面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2至3倍，并呈逐年上升趨勢(shì)，能源浪費(fèi)極其嚴(yán)重。
[0003]在現(xiàn)代建筑物中，最嚴(yán)重的能耗來(lái)自作為外墻或窗戶的玻璃，且玻璃占外墻的面積比例越來(lái)越大，據(jù)測(cè)算通過(guò)普通玻璃窗進(jìn)行的熱交換損耗在冬夏季節(jié)分別占58%和73%。由此可見(jiàn)在建筑中的熱量損耗的大部分都是通過(guò)玻璃窗的熱交換而造成的，特別是夏季的損耗高達(dá)73%。這是由于太陽(yáng)光能量約99%分布在波長(zhǎng)為0.2?2.5μπι的范圍內(nèi)，其中0.2?0.38 μ m的紫外光區(qū)占總能量的約8%，0.38?0.78 μ m的可見(jiàn)光占約43%,0.78?2.5μπι的近紅外區(qū)占約48%。而普通玻璃對(duì)不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)光不具有調(diào)控能力，夏天不能有效截止近紅外太陽(yáng)光，增加了空調(diào)的制冷負(fù)荷，而在冬天，室內(nèi)熱量又以熱輻射的形式通過(guò)玻璃表面散失，增加了空調(diào)的保溫負(fù)荷。在采用空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的情況下，據(jù)測(cè)量，制冷溫度提高2°C，制冷負(fù)荷減少約20% ;制熱溫度調(diào)低2°C，制熱負(fù)荷減少約30%。由上述可知改善了窗玻璃絕熱性能將是改善建筑能耗的關(guān)鍵所在。目前已經(jīng)投入商業(yè)應(yīng)用的被動(dòng)調(diào)熱型的低輻射率(Low-E)鍍膜玻璃，可有效減少玻璃表面的輻射率，進(jìn)而減少相應(yīng)的輻射散熱，提高了窗玻璃絕熱性能。但是，該Low-E鍍膜玻璃一旦在結(jié)構(gòu)形成之后，其光學(xué)性能就不隨環(huán)境變化進(jìn)行可逆的雙向調(diào)節(jié)以獲得冬暖夏涼的效果，這難以適應(yīng)我國(guó)大部分地區(qū)四季分明的需求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車的使用日益增多，這使得由于車外強(qiáng)光照射駕駛員的眼睛，而引發(fā)的交通事故日益增多，為了改善這種狀況許多人采取了貼深色車膜、安裝偏振光玻璃等方法。這些辦法雖然在一定程度上改善了車外強(qiáng)光對(duì)人眼的影響，但它們都存在一個(gè)共同的缺陷，那就是采用前述方法后無(wú)論車外的光照強(qiáng)度如何均會(huì)被削弱進(jìn)入車內(nèi)的光照強(qiáng)度，這樣就會(huì)使車內(nèi)光線始終處于較弱的狀態(tài)，影響了車內(nèi)的正常采光。同時(shí)長(zhǎng)期處于昏暗的環(huán)境中容易使人疲勞，產(chǎn)生嗜睡感，這會(huì)對(duì)駕駛安全造成極大的隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述缺陷和不足而提供一種根據(jù)溫度和外界光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)窗玻璃的透光率的技術(shù)，從而控制熱量在窗玻璃上的進(jìn)出量以此達(dá)到自動(dòng)調(diào)溫和節(jié)能的效果，同時(shí)控制進(jìn)入室內(nèi)光照強(qiáng)度，使室內(nèi)始終保持柔和的光亮度，提供人們優(yōu)良的生活體驗(yàn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)要求本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案:一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃，由一層或多層透光材料層與至少一層二氧化釩薄膜及至少一層自動(dòng)變色聚碳酸酯板組成的層疊結(jié)構(gòu)的組合體。其中自動(dòng)變色聚碳酸酯板通過(guò)在聚碳酸酯中添加光致變色材料溴化銀及氧化銅，采用熔融共擠的辦法制成。智能玻璃的原理是:二氧化釩(VO2)是一種相變金屬氧化物，在低溫時(shí)為半導(dǎo)體態(tài)的單斜相，全波段透射紅外光，高溫時(shí)為金屬態(tài)的四方相，全波段反射紅外光。二氧化釩相轉(zhuǎn)變溫度為68°c，通過(guò)在二氧化釩中添加高價(jià)態(tài)金屬例如鑰原子或鎢原子，每添加1%的含量可以使相轉(zhuǎn)變溫度降低10°C或26°C。因此，在二氧化釩中添加一定比例的高價(jià)態(tài)金屬使其相轉(zhuǎn)變溫度在室溫23°C左右。而光致變色材料溴化銀在受到強(qiáng)光照射時(shí)會(huì)分解成銀和溴，分解出的銀的微小晶粒使得原本透明的聚碳酸酯板呈現(xiàn)出暗棕色，從而削弱了進(jìn)入室內(nèi)的可見(jiàn)光的強(qiáng)度，當(dāng)光照減弱時(shí)，原先分解的銀和溴在氧化銅的催化作用下又重新生成溴化銀，聚碳酸酯板又重新恢復(fù)原來(lái)的透明狀態(tài)。這樣在夏天由于陽(yáng)光的照射，室內(nèi)溫度快速升高，在達(dá)到二氧化釩相轉(zhuǎn)變溫度使其由原來(lái)的單斜相，全波段透射紅外光轉(zhuǎn)變成四方相，全波段反射紅外光從而減少了占太陽(yáng)光輻射能量48 %的紅外區(qū)的能量進(jìn)入室內(nèi)，同時(shí)由于夏季強(qiáng)烈的光照使得自動(dòng)變色聚碳酸酯板中的溴化銀分解，使得自動(dòng)變色聚碳酸酯板呈現(xiàn)暗棕色，削弱占太陽(yáng)光輻射能量44%的可見(jiàn)光區(qū)的能量進(jìn)入室內(nèi)，從而大大減輕了空調(diào)的負(fù)擔(dān)，節(jié)約了能源。在冬季氣溫低于23°C此時(shí)二氧化釩為半導(dǎo)體態(tài)的單斜相，全波段透射紅外光溫暖的陽(yáng)光透過(guò)窗玻璃進(jìn)入室內(nèi)，帶給人溫暖的感受。室內(nèi)開(kāi)始供暖后，溫度上升，達(dá)到23°C時(shí)二氧化釩又發(fā)生相變成為金屬態(tài)的四方相，全波段反射紅外光。從而將室內(nèi)的熱福射牢牢鎖在室內(nèi)，減少室內(nèi)熱量通過(guò)窗玻璃散失，進(jìn)而減輕室內(nèi)取暖的負(fù)荷，節(jié)約能源。當(dāng)本智能玻璃被用于車窗玻璃時(shí)，由于自動(dòng)變色聚碳酸酯板在強(qiáng)光照射時(shí)會(huì)變色，從而削弱進(jìn)入車內(nèi)的光強(qiáng)，減少?gòu)?qiáng)光對(duì)駕駛員眼睛的刺激，從而提高駕駛的安全度。
[0006]作為優(yōu)選，所述層疊結(jié)構(gòu)從上到下依次為透光材料層、二氧化釩薄膜、自動(dòng)變色聚碳酸酯板。這樣的結(jié)構(gòu)使得二氧化釩薄膜夾在透光材料層和自動(dòng)變色聚碳酸酯板中間，很好的保護(hù)了二氧化釩薄膜不會(huì)接觸其他雜質(zhì)或尖銳物從而造成二氧化釩薄膜的污染或破損，同時(shí)也避免了由于接觸空氣二氧化釩被氧化失去相變特性，從而降低其對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)光能量的控制作用。
[0007]作為優(yōu)選，其中的二氧化釩薄膜膜厚為50nm。
[0008]作為優(yōu)選，所述層疊結(jié)構(gòu)中還包含一空腔，空腔的上下兩面均鍍有二氧化釩薄膜。通過(guò)兩道二氧化釩薄膜的過(guò)濾作用使得本實(shí)用新型在對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)光能量的控制作用得以增強(qiáng)。同時(shí)空腔的存在，使得二氧化釩在相變時(shí)體積變化得以自如的發(fā)生，從而減少了由此而產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)智能玻璃的影響。
[0009]作為優(yōu)選，所述空腔可以為真空，也可以在空腔內(nèi)充入干燥的氬氣或氮?dú)馄渲兄?。這樣設(shè)計(jì)使得該智能玻璃不僅能調(diào)節(jié)太陽(yáng)光輻射入室內(nèi)的能量，而且具有良好的隔音降噪功能，更有利于本實(shí)用新型的推廣應(yīng)用，同時(shí)由于真空隔熱層的存在，使得窗玻璃由于熱傳導(dǎo)而散失的熱量大大減少，進(jìn)一步加強(qiáng)了本實(shí)用新型的節(jié)能環(huán)保功效。充入氬氣或氮?dú)饽芨玫谋苊舛趸C被氧化而失效。
[0010]作為優(yōu)選，所述透光材料層為聚碳酸酯板。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型第一種實(shí)施方式中心剖面圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型第二種實(shí)施方式中心剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]圖1所示為本實(shí)用新型的第一種實(shí)施方式。其具體方式如下:從上到下由上層透明聚碳酸酯板1、二氧化釩薄膜2、下層自動(dòng)變色聚碳酸酯板3形成層疊結(jié)構(gòu)的智能玻璃。其中二氧化釩薄膜直接由磁控濺射的方式鍍?cè)谏蠈油该骶厶妓狨グ錓上，其厚度為50nm，下層自動(dòng)變色聚碳酸酯板3通過(guò)在聚碳酸酯中添加光致變色材料溴化銀及氧化銅，采用熔融共擠的辦法制成，再通過(guò)抗UV無(wú)影膠與上層聚碳酸酯板I粘合在一起。二氧化釩(VO2)是一種相變金屬氧化物，在低溫時(shí)為半導(dǎo)體態(tài)的單斜相，全波段透射紅外光，高溫時(shí)為金屬態(tài)的四方相，全波段反射紅外光。二氧化釩相轉(zhuǎn)變溫度為68°C，通過(guò)在二氧化釩中添加高價(jià)態(tài)金屬例如鑰原子或鎢原子，每添加1%的含量可以使相轉(zhuǎn)變溫度降低10°C或26°C。因此，在二氧化釩中添加一定比例的高價(jià)態(tài)金屬使其相轉(zhuǎn)變溫度在室溫23°C左右。夾在上層透明聚碳酸酯板I和下層自動(dòng)變色聚碳酸酯板3中間的二氧化釩薄膜2正是利用了二氧化釩的上述特性。夏季太陽(yáng)光輻射強(qiáng)烈，從太陽(yáng)光的能量分布可知其在紫外區(qū)的輻射能量?jī)H占其全部能量的8%左右，其在紅外區(qū)的輻射能量占了總輻射能量的48%左右，在可見(jiàn)光區(qū)的輻射能量占43%。隨著輻射能量的持續(xù)進(jìn)入，室內(nèi)溫度逐步升高，達(dá)到23°C的二氧化釩相變溫度時(shí)二氧化釩發(fā)生相變，其光學(xué)特性也同時(shí)發(fā)生改變由相變前的全波段透射紅外光，轉(zhuǎn)變?yōu)槿ǘ畏瓷浼t外光。從而將占太陽(yáng)光輻射能量1/2左右的紅外區(qū)的輻射能量大幅削弱，同時(shí)由于二氧化釩在相變前后對(duì)可見(jiàn)光波段的透射率幾乎不發(fā)生改變，強(qiáng)烈的光照使得自動(dòng)變色聚碳酸酯板3中的溴化銀分解出銀的微晶粒，使得自動(dòng)變色聚碳酸酯板3呈現(xiàn)深棕色從而削弱進(jìn)入室內(nèi)的可見(jiàn)光。這樣就使得占太陽(yáng)光輻射90%以上的能量被部分減少，從而極大的減輕了空調(diào)的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了良好的節(jié)能效果。在冬季由于氣溫較低同時(shí)太陽(yáng)光照不強(qiáng)，達(dá)不到二氧化釩的相變溫度，二氧化釩薄膜2基本不阻止陽(yáng)光中的紅外區(qū)的輻射能量進(jìn)入室內(nèi)，自動(dòng)變色聚碳酸酯板3中的溴化銀也極少分解，使得自動(dòng)變色聚碳酸酯板呈現(xiàn)無(wú)色透明狀，使得冬日溫暖陽(yáng)光中的能量幾乎都內(nèi)進(jìn)入室內(nèi)。在室內(nèi)開(kāi)始供暖，溫度上升達(dá)到相變溫度時(shí)二氧化釩發(fā)生相變，二氧化釩薄膜3將室內(nèi)低溫物體發(fā)出的紅外輻射反射回室內(nèi)從而有效的減少了室內(nèi)熱量通過(guò)窗玻璃向外散失，從而達(dá)到良好的節(jié)能效果。由上述可知本實(shí)用新型可有效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)，真正做到冬暖夏涼，同時(shí)具有良好的節(jié)能效果。除了用作建筑上的窗玻璃、外墻玻璃外，還是很好的車窗玻璃材料。作為車窗玻璃，聚碳酸酯的透光率可達(dá)89%以上，可與玻璃的透光率相媲美。與等體積玻璃材質(zhì)相比，聚碳酸酯車窗凈重僅為其重量的50%，而盡管PC密度僅為玻璃的50%，但該材料抗沖擊性能卻十分出眾，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為600?900J/m。本智能玻璃除了繼承了聚碳酸酯本身的優(yōu)良性能，還能達(dá)到良好的自動(dòng)調(diào)溫的節(jié)能功能，除此外由于自動(dòng)變色聚碳酸酯板3的存在，還大大減輕了強(qiáng)光對(duì)車內(nèi)駕駛員眼睛的刺激，從而大大提高了駕駛的安全性。
[0015]圖2所示為本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式。其具體方式如下:在上層透明聚碳酸酯板I的下表面沿其邊線設(shè)置有一圈密封條5，密封條5的材質(zhì)為透明聚碳酸酯，密封條5的上下兩面通過(guò)抗UV無(wú)影分別粘合在上層透明聚碳酸酯板I和下層自動(dòng)變色聚碳酸酯板3上，由此在上層透明聚碳酸酯板I和下層自動(dòng)變色聚碳酸酯板3之間形成一空腔4，在空腔4的上下兩面上通過(guò)磁控濺射的方式分別鍍上二氧化釩薄膜2，并且空腔4被抽成真空狀態(tài)。由上層透明碳酸酯板1、密封條5、二氧化釩薄膜3、空腔4及下層自動(dòng)變色聚碳酸酯板3組成層疊結(jié)構(gòu)的自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃。本實(shí)施方式中除了實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式一中的各種功能外，由于二氧化釩薄膜由一層變?yōu)閮蓪?，使得其?duì)紅外區(qū)輻射能量的調(diào)節(jié)能力得到了加強(qiáng)，真空腔體4的存在不僅使得二氧化釩薄膜避免了因長(zhǎng)期接觸空氣而被氧化，而且還減低了由于二氧化釩相變時(shí)體積的變化而產(chǎn)生的應(yīng)力，使得內(nèi)應(yīng)力對(duì)智能玻璃強(qiáng)度的影響降低。同時(shí)由于真空腔體4的存在阻隔了熱量的傳導(dǎo)使得本實(shí)施方式中的智能玻璃由于傳導(dǎo)方式散失的熱量大大降低，并且真空腔體4還能有效的阻隔聲波的傳播，從而降低了噪音的影響。綜上所述，本實(shí)施方式不僅提高了自動(dòng)調(diào)溫的智能玻璃的調(diào)溫、節(jié)能功效，同時(shí)降低了噪音的影響，給人們的生活帶來(lái)更完美的生活體驗(yàn)?？涨?內(nèi)還可以充入干燥的氬氣或氮?dú)?，更好的避免了二氧化釩的氧化。
[0016]以上已對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本實(shí)用新型并不局限于本文所描述【具體實(shí)施方式】。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不背離本實(shí)用新型范圍的情況下，可以作出其他更改和變形。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃，其特征在于由一層或多層透光材料層與至少一層二氧化釩薄膜及至少一層自動(dòng)變色聚碳酸酯板組成的層疊結(jié)構(gòu)的組合體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃，其特征在于所述層疊結(jié)構(gòu)從上到下依次為透光材料層、二氧化釩薄膜、自動(dòng)變色聚碳酸酯板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃，其特征在于二氧化釩薄膜膜厚為 50nmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃，其特征在于在所述層疊結(jié)構(gòu)中包含一空腔，空腔的內(nèi)外兩面均設(shè)置有二氧化釩薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃，其特征在于所述空腔可以為真空，也可以在空腔內(nèi)充入干燥的氬氣或氮?dú)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述一種自動(dòng)變色調(diào)溫的智能玻璃，其特征在于所述透光材料層為聚碳酸酯板。
【文檔編號(hào)】E04B2/88GK204020109SQ201420456774
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】余健爾, 傅建永, 于海洋, 沈曙光, 邱琪浩, 王振, 徐小武, 吳召偉 申請(qǐng)人:寧波浙鐵大風(fēng)化工有限公司