專利名稱：納米智能玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種玻璃，尤其涉及一種納米智能玻璃。
背景技術(shù)：
目前世界上能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的所謂“智能玻璃”的一些技術(shù)主要有液晶變色玻璃(PDLC)和懸掛顆粒型變色玻璃(SPD)。液晶變色玻璃是在玻璃上附著一層類似于液晶電視所采用的液晶薄膜，而懸掛顆粒型變色玻璃則是在玻璃上涂上一層含有膠體顆粒物質(zhì)的聚合物膜。在斷電狀態(tài)下，由于液晶或膠體顆粒成隨機(jī)分布，對(duì)光線造成散射，呈不透明狀態(tài)；而通電狀態(tài)下，薄膜中的顆粒呈有序排列，使得光線得以闖過，玻璃呈透明狀態(tài)。液晶變色玻璃和懸掛顆粒型變色玻璃存在的不足如下1、在斷電狀態(tài)下，玻璃呈不透明狀態(tài)，如果要保持玻璃透明，必須持續(xù)通電，消耗
能量；另外，在建筑樓宇應(yīng)用中，如遇突然事故導(dǎo)致停電，為地震、火災(zāi)等事故的搶救也造成額外的難度；2、需要很高的交流電壓(24V-100V)才可以控制。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種納米智能玻璃，可以實(shí)時(shí)智能地調(diào)節(jié)玻璃的變色程度。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種納米智能玻璃，包括納米玻璃、直流電源和控制單元，其中，所述納米玻璃包括玻璃和電致變色薄膜元器件；所述電致變色薄膜元器件，包括依次排列的至少一層導(dǎo)電陰極層、至少一層電致變色層、至少一層離子導(dǎo)電層、至少一層離子存儲(chǔ)層和至少一層導(dǎo)電陽極層；所述電致變色薄膜元器件的總厚度介于300-5000納米之間；所述導(dǎo)電陽極層、所述離子存儲(chǔ)層、所述離子導(dǎo)電層、所述電致變色層和所述導(dǎo)電陰極層為納米量級(jí)的薄膜，該薄膜的材料主要為金屬氧化物或高分子聚合物；所述直流電源的正極與所述電致變色薄膜元器件的所述至少一層導(dǎo)電陽極層連接，所述直流電源的負(fù)極與所述電致變色薄膜元器件的所述至少一層導(dǎo)電陰極層連接，所述直流電源用于向所述電致變色薄膜元器件提供電壓值在1V-20V之間的直流電壓；所述電致變色薄膜元器件通過所述至少一層導(dǎo)電陰極層或所述至少一層導(dǎo)電陽極層附著于所述玻璃的內(nèi)側(cè)面；所述控制單元，與所述直流電源連接，用于控制所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。實(shí)施時(shí)，本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃，還包括安裝于所述納米玻璃外側(cè)的傳感器件，其與所述控制單元連接。[0017]實(shí)施時(shí)，所述控制單元包括智能玻璃控制器和中心控制器，所述傳感器件與所述中心控制器連接；所述中心控制器，分別與所述傳感器件和所述智能玻璃控制器連接，接收所述傳感器件實(shí)時(shí)測量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)和優(yōu)化的能源管理模型，向所述智能玻璃控制器發(fā)出指令，所述智能玻璃控制器通過該指令來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。實(shí)施時(shí)，所述傳感器件為有線傳感器件，其與所述控制單元電連接。實(shí)施時(shí)，所述傳感器件為無線傳感器件，其與所述控制單元通過無線網(wǎng)絡(luò)通信連接。實(shí)施時(shí)，當(dāng)所述傳感器件設(shè)于室外時(shí)，所述傳感器件包括溫度傳感器和/或光敏傳感器，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測量室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度，并將測量到的室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度傳送至所述控制單元，所述控制單元根據(jù)該測量得到的室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。實(shí)施時(shí)，當(dāng)所述傳感器件安裝于室內(nèi)時(shí)，所述傳感器件包括溫度傳感器和/或紅外傳感器，能實(shí)時(shí)測量室內(nèi)的溫度和/或室內(nèi)的人員活動(dòng)情況，并將測得的數(shù)據(jù)傳送回所述控制單元，所述控制單元根據(jù)該數(shù)據(jù)來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。實(shí)施時(shí)，本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃，還包括手動(dòng)控制開關(guān)；所述手動(dòng)控制開關(guān)，與所述控制單元電連接，用于通過手動(dòng)控制所述控制單元調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。實(shí)施時(shí)，本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃，還包括遙控控制開關(guān)；所述遙控控制開關(guān)，與所述控制單元通信連接，用于通過遙控控制所述控制單元調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)只需很小的直流電壓(1V-5V)就可以實(shí)現(xiàn)控制，功耗低，節(jié)約能源；(2)在斷電狀態(tài)下，玻璃呈透明狀態(tài)；在通電狀態(tài)下，玻璃呈不透明狀態(tài)；(3)核心器件由多層納米薄膜材料組成，原材料容易獲得，并且固態(tài)薄膜材料本身對(duì)光熱輻射就具有吸收作用，還可以實(shí)現(xiàn)low-Ε玻璃的功能；(4)納米薄膜材料生成工藝容易控制，薄膜的組分、均勻度、一致性控制良好，器件性能穩(wěn)定，可靠性好。

圖1是本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃包括的納米玻璃附著于玻璃襯底上的示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃的一種具體結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種納米智能玻璃，包括納米玻璃、直流電源和控制單元，其中，[0035]所述納米玻璃包括玻璃和電致變色薄膜元器件。如圖1所示，所述電致變色薄膜元器件，包括依次排列的至少一層導(dǎo)電陰極層11、 至少一層電致變色層12、至少一層離子導(dǎo)電層13、至少一層離子存儲(chǔ)層14和至少一層導(dǎo)電陽極層15 ；所述電致變色薄膜元器件的總厚度介于300-5000納米之間；所述導(dǎo)電陰極層11、所述電致變色層12、所述離子導(dǎo)電層13、所述離子存儲(chǔ)層14 和所述導(dǎo)電陽極層15為納米量級(jí)的薄膜，該薄膜的材料主要為金屬氧化物、高分子聚合物或其他化合物，該薄膜在不通電的情況下都基本呈透明無色狀態(tài)。所述導(dǎo)電陰極層11、所述電致變色層12、所述離子導(dǎo)電層13、所述離子存儲(chǔ)層14 和所述導(dǎo)電陽極層15組合形成一個(gè)獨(dú)立完整的電子元器件。如圖1所示，直流電源2的正極與所述電致變色薄膜元器件的所述至少一層導(dǎo)電陽極層15連接，所述直流電源2的負(fù)極與所述電致變色薄膜元器件的所述至少一層導(dǎo)電陰極層11連接，所述直流電源2用于向所述電致變色薄膜元器件提供電壓值在1V-20V之間的直流電壓；所述電致變色薄膜元器件通過所述至少一層導(dǎo)電陰極層11或所述至少一層導(dǎo)電陽極層15附著于所述玻璃的內(nèi)側(cè)面；所述玻璃可以是雙層中空玻璃、單層玻璃或?qū)訅翰Ａ?；?dāng)所述玻璃是雙層中空玻璃時(shí)，所述電致變色薄膜元器件通過所述至少一層導(dǎo)電陰極層11附著于所述雙層中空玻璃的一內(nèi)側(cè)面，不與外界產(chǎn)生直接接觸。當(dāng)所述玻璃是層壓玻璃時(shí)，所述電致變色薄膜元器件鍍于所述層壓玻璃的兩層玻璃中間(附著于任一側(cè)面)；如果所述玻璃是單層玻璃，所述電致變色薄膜元器件鍍于所述單層玻璃的內(nèi)側(cè)面，不與室外接觸，同時(shí)，在優(yōu)選情況下所述電致變色薄膜元器件的頂部覆蓋有一層保護(hù)膜，可以是鍍上的膜，也可以是塑料膜等其他透明材料，其主要目的是保護(hù)所述電致變色薄膜元器件，不被接觸和劃傷。如圖1所示，所述電致變色薄膜元器件通過所述至少一層導(dǎo)電陰極層11附著于所述雙層中空玻璃的內(nèi)側(cè)面的玻璃襯底10上。當(dāng)所述電致變色薄膜元器件處于斷電狀態(tài)時(shí)，所述納米玻璃呈現(xiàn)全透明狀態(tài)。而當(dāng)所述電致變色薄膜元器件外加一個(gè)電壓值在1V-20V之間的直流電壓時(shí)，隨著電壓值的升高，由于所述電致變色薄膜元器件內(nèi)部可移動(dòng)的離子在電場驅(qū)動(dòng)下注入所述電致變色層，使之變色，并將室外的光線以及輻射的能量逐漸阻擋于室外，反之，隨著電壓值降低或改變電壓方向，所述納米玻璃也可以逐漸變回透明狀態(tài)。因此，通過外部電源的控制，利用該電致變色薄膜元器件，可以連續(xù)地調(diào)節(jié)所述納米玻璃的顏色深淺，以及光線及熱量的透過率，從而可以根據(jù)人們的需要及外部氣候的特點(diǎn)，調(diào)節(jié)光線及熱量進(jìn)入室內(nèi)的程度，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)保溫或隔熱，大量降低空調(diào)、暖風(fēng)及照明的需要，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。所述控制單元，與所述直流電源連接，用于控制所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值，從而控制所述納米玻璃的顏色深淺，以及光線及熱量的透過率。如圖2所示，根據(jù)一種具體實(shí)施方式
，本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃包括納米玻璃1、直流電源(圖中未示)、控制單元和傳感器件21，所述傳感器件21與所述控制單元連接。所述傳感器件21可以是無線傳感器件或有線傳感器件；當(dāng)所述傳感器件21是無線傳感器件時(shí)，其與所述控制單元通過無線網(wǎng)絡(luò)通信連接；當(dāng)所述傳感器件21是有線傳感器件時(shí)，其與所述控制單元電連接。所述傳感器件21可以設(shè)于所述納米玻璃1外側(cè)，此時(shí)所述傳感器件21包括溫度傳感器和/或光敏傳感器，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測量室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度，并將測量到的室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度傳送至所述控制單元，以便所述控制單元根據(jù)該測量得到的室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。并當(dāng)所述傳感器件21安裝于室內(nèi)時(shí)，所述傳感器件包括溫度傳感器和/或紅外傳感器，實(shí)時(shí)測量室內(nèi)的溫度和/或人員活動(dòng)情況，并將測得的數(shù)據(jù)通過電纜線或者無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送回所述控制單元，所述控制單元根據(jù)該數(shù)據(jù)來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。本實(shí)用新型將納米玻璃與溫度傳感器、光敏傳感器、紅外傳感器相配合，通過智能控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，實(shí)時(shí)化、智能化、人性化地調(diào)節(jié)玻璃的變色程度，從而可以大大降低建筑物對(duì)空調(diào)、暖風(fēng)、照明的需要，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還可以增加人們?cè)谑覂?nèi)工作的舒適程度。如圖2所示，根據(jù)一種具體實(shí)施方式
，本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃還包括手動(dòng)控制開關(guān)22 ；所述手動(dòng)控制開關(guān)22，與所述控制單元電連接，用于通過手動(dòng)控制所述控制單元調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。如圖2所示，根據(jù)一種具體實(shí)施方式
，本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃還包括遙控控制開關(guān)23 ；所述遙控控制開關(guān)23，與所述控制單元通信連接，用于通過遙控控制所述控制單元調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。如圖2所示，根據(jù)一種具體實(shí)施方式
，所述控制單元包括智能玻璃控制器24和中心控制器25，所述傳感器件21與所述中心控制器25通過有線網(wǎng)絡(luò)連接或無線網(wǎng)絡(luò)連接，接收所述傳感器件21實(shí)時(shí)測量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)和優(yōu)化的能源管理模型，向所述智能玻璃控制器24發(fā)出相應(yīng)指令，所述智能玻璃控制器24通過該指令來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值，以調(diào)節(jié)光線和熱量進(jìn)入室內(nèi)的程度，并把信息及時(shí)傳遞給建筑物的中央能源控制系統(tǒng)，從而可以及時(shí)通過空調(diào)控制系統(tǒng)或供暖控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)空調(diào)或暖風(fēng)的供給，并及時(shí)通過照明控制系統(tǒng)以調(diào)節(jié)照明亮度的供給，最大限度地節(jié)約能耗，減少二氧化碳的排放。本實(shí)用新型所述的納米智能玻璃還可以根據(jù)人們?cè)谑覂?nèi)不同位置的不同采光需要，通過手動(dòng)或自動(dòng)來個(gè)性化的調(diào)節(jié)局部玻璃的變色程度，保證人們工作的舒適度。本實(shí)用新型的主要生產(chǎn)制造工藝是所述電致變色薄膜元器件在玻璃上的生產(chǎn)制造過程，其中的核心過程則是5層或更多層納米薄膜的生產(chǎn)制造工藝。這些納米薄膜的制備方法很多，包括磁控真空濺射沉積法、真空熱蒸發(fā)、激光沉積法、化學(xué)氣相沉積法、等離子體化學(xué)氣相沉積法、原子層沉積法、溶膠_凝膠法等。該生產(chǎn)制造過程是一個(gè)流水線，現(xiàn)以磁控真空濺射沉積法為例，首先對(duì)玻璃進(jìn)行必要的洗滌處理，流水線的主體設(shè)備是5個(gè)或多個(gè)磁控真空濺射沉積制膜的設(shè)備，每一個(gè)設(shè)備中裝有一種金屬氧化物的靶材料，采用濺射制膜，每一個(gè)設(shè)備負(fù)責(zé)鍍一層膜，玻璃將順序通過這5個(gè)(或更多個(gè))制膜設(shè)備，完成制膜過程。然后，再對(duì)所制的多層納米膜進(jìn)行電路刻蝕等工藝處理，完成核心電子器件的制造；隨后，進(jìn)行控制電路的連接，最后再對(duì)玻璃進(jìn)行常規(guī)的封裝處理。封裝好的納米智能玻璃，將預(yù)留在玻璃外部的電源線與玻璃控制電路板相連，該控制電路板既可以與手動(dòng)開關(guān)或滑竿相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米智能玻璃的手動(dòng)控制，也可以與局域控制器相連，再通過中心控制系統(tǒng)，對(duì)玻璃實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能控制。以上說明對(duì)實(shí)用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效， 但都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種納米智能玻璃，其特征在于，包括納米玻璃、直流電源和控制單元，其中，所述納米玻璃包括玻璃和電致變色薄膜元器件；所述電致變色薄膜元器件，包括依次排列的至少一層導(dǎo)電陰極層、至少一層電致變色層、至少一層離子導(dǎo)電層、至少一層離子存儲(chǔ)層和至少一層導(dǎo)電陽極層；所述電致變色薄膜元器件的總厚度介于300-5000納米之間；所述導(dǎo)電陽極層、所述離子存儲(chǔ)層、所述離子導(dǎo)電層、所述電致變色層和所述導(dǎo)電陰極層為納米量級(jí)的薄膜，該薄膜的材料主要為金屬氧化物或高分子聚合物；所述直流電源的正極與所述電致變色薄膜元器件的所述至少一層導(dǎo)電陽極層連接，所述直流電源的負(fù)極與所述電致變色薄膜元器件的所述至少一層導(dǎo)電陰極層連接，所述直流電源用于向所述電致變色薄膜元器件提供電壓值在1V-20V之間的直流電壓；所述電致變色薄膜元器件通過所述至少一層導(dǎo)電陰極層或所述至少一層導(dǎo)電陽極層附著于所述玻璃的內(nèi)側(cè)面；所述控制單元，與所述直流電源連接，用于控制所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。
2.如權(quán)利要求1所述的納米智能玻璃，其特征在于，還包括安裝于所述納米玻璃外側(cè)的傳感器件，其與所述控制單元連接。
3.如權(quán)利要求2所述的納米智能玻璃，其特征在于，所述控制單元包括智能玻璃控制器和中心控制器，所述傳感器件與所述中心控制器連接；所述中心控制器，分別與所述傳感器件和所述智能玻璃控制器連接，接收所述傳感器件實(shí)時(shí)測量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)和優(yōu)化的能源管理模型，向所述智能玻璃控制器發(fā)出指令，所述智能玻璃控制器通過該指令來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。
4.如權(quán)利要求2所述的納米智能玻璃，其特征在于，所述傳感器件為有線傳感器件，其與所述控制單元電連接。
5.如權(quán)利要求2所述的納米智能玻璃，其特征在于，所述傳感器件為無線傳感器件，其與所述控制單元通過無線網(wǎng)絡(luò)通信連接。
6.如權(quán)利要求2所述的納米智能玻璃，其特征在于，當(dāng)所述傳感器件設(shè)于室外時(shí)，所述傳感器件包括溫度傳感器和/或光敏傳感器，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測量室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度，并將測量到的室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度傳送至所述控制單元，所述控制單元根據(jù)該測量得到的室外的溫度和/或光照的強(qiáng)度來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。
7.如權(quán)利要求2所述的納米智能玻璃，其特征在于，當(dāng)所述傳感器件安裝于室內(nèi)時(shí)，所述傳感器件包括溫度傳感器和/或紅外傳感器，能實(shí)時(shí)測量室內(nèi)的溫度和/或室內(nèi)的人員活動(dòng)情況，并將測得的數(shù)據(jù)傳送回所述控制單元，所述控制單元根據(jù)該數(shù)據(jù)來調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。
8.如權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的納米智能玻璃，其特征在于，還包括手動(dòng)控制開關(guān)；所述手動(dòng)控制開關(guān)，與所述控制單元電連接，用于通過手動(dòng)控制所述控制單元調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。
9.如權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的納米智能玻璃，其特征在于，還包括遙控控制開關(guān)；所述遙控控制開關(guān)，與所述控制單元通信連接，用于通過遙控控制所述控制單元調(diào)整所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種納米智能玻璃，包括納米玻璃、直流電源和控制單元，其中，所述納米玻璃包括玻璃和電致變色薄膜元器件；所述直流電源的正極與所述電致變色薄膜元器件的所述至少一層導(dǎo)電陽極層連接，所述直流電源的負(fù)極與所述電致變色薄膜元器件的所述至少一層導(dǎo)電陰極層連接，所述直流電源用于向所述電致變色薄膜元器件提供電壓值在1V-20V之間的直流電壓；所述電致變色薄膜元器件通過所述至少一層導(dǎo)電陰極層或所述至少一層導(dǎo)電陽極層附著于所述玻璃的內(nèi)側(cè)面；所述控制單元，與所述直流電源連接，用于控制所述直流電源提供給所述電致變色薄膜元器件的電壓值。本實(shí)用新型可以實(shí)時(shí)智能地調(diào)節(jié)玻璃的變色程度。
文檔編號(hào)G02F1/163GK202110359SQ20112017043
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者王麒 申請(qǐng)人:王麒