能调节室温和亮度的智能玻璃

时间：2020-03-31 05:16:28 来源：千叶帆本文已影响人

玻璃窗能透光、挡风和阻挡灰尘，是建筑物和居室必不可少的组件。但由于夏季室外气温升高，室内光线增强和温度升高，人们不得不打开空调或拉上窗帘，使窗户失去原来的一些作用。能不能有一种玻璃窗，可随着气温的变化，自动调节室温和亮度呢?智能玻璃就应运而生了。

最先出现的是一种具有调光功能的智能玻璃，可根据室外光强的变化来调节窗玻璃颜色的深浅。例如美国几家公司开发的一种玻璃工艺，可把5层薄薄的特殊陶瓷材料烘到玻璃板上，而陶瓷层厚度总共只及人的头发直径的五分之一。如果对该玻璃板的陶瓷涂层通上电流，玻璃的颜色便会发生变化：电压越高，玻璃变得越黑。这种玻璃制作的窗户在白天成为理想的挡光工具，将电流控制旋钮拧到最大时，窗户能阻挡95％的光线。

与这种电致变色玻璃有异曲同工之妙的，是新加坡开发的一种能排除热气的智能玻璃窗。这种玻璃窗是个多层电极化窗口，在两层玻璃之间加入两层薄薄的氧化钨和氧化钒电解液，以及一条接到窗檐内的普通电池电线。当电池通电后，玻璃之间的化学成分产生电脉冲，使玻璃随阳光强弱改变颜色。阳光强时，玻璃呈蓝色，95％的阳光被反射出去，阳光弱时玻璃无色，变成透明状态，所有光线可進入室内。

根据气温变化来调节透明度的智能玻璃，最近在日本开发成功。它的结构实际上是在两个玻璃层之间填入一种带颜料的高分子微小颗粒。这种微小颗粒可随着温度的变化改变自己的体积，当温度上升时，其体积最大可增大30倍，当温度降低后又可恢复原状。这种智能玻璃在气温超过30℃时透明度降低，可把80％的光遮蔽掉；若气温在30℃以下时，80％的光可通过。气温到底超过多少度才开始遮光，这可通过对材料处理后自行设定。

国外科学家在研究把智能玻璃进一步推广到建筑行业中去，开发出一种身兼窗帘功能的窗玻璃，它的夹层里有一层水溶性聚合纤维，低温天气时这种聚合物中的油质成分把凝结的水分子聚集在自己的周围，像僵硬的绳子似的成串排列，阻挡光线；当它受热时，这种聚合物分子又像沸水里翻滚的面条，摆脱凝聚时的束缚，此时又变得清澈透明起来。这一转变过程大部分情况下只需两三度的温差就能有所反应，并且是双向可逆式进行。

建筑物的窗户如果装上这样的玻璃，其主人就可以轻松适应周围的环境，减少照明、空调的电能消耗。早上太阳一出，气温升高，这些聚合物就会使窗玻璃像冬天结霜一样，从边角开始逐渐雾化变暗，挡住太阳的光和热。当室内外温差达到10度时，窗玻璃会在几分钟内浑浊起来，可阻挡80％的太阳光和90％的紫外线。比如，当太阳从天空的一端逐渐转向另一端时，装有这种聚合物玻璃的天窗就能全天提供比较恒定的进光量。当然，这也不至于让人昼夜颠倒，因为房间主人还可以通过选择钮在25瓦至60瓦的照明度数之间设定适合自己的明暗度。比如，春天温暖的阳光就不用遮挡，这时不开空调，房间也能保持恒温。

我国科学家则另辟蹊径，发明了一种新型的智能玻璃。这种玻璃在室外温度升高时，会因红外线透过率下降使屋内亮度保持不变；而当室外温度下降时，红外线透过率升高，使屋内温度不会变化很大。

我国科学家开发的智能玻璃，根据其原理和方法的不同分为三大类共8种产品。其中一类是温控智能玻璃材料，即随着室外温度的变化，控制可见光和红外线的透过率，从而控制室内温度和亮度。这种智能玻璃材料随温度变化更加灵敏，而且它的成本仅为国外的1／5。由于这种智能玻璃控制了室内温度和亮度，可减少空调的使用频率和强度，空调运行时释放的二氧化碳和其他废气也会减少，所以它既可降低污染，又可节省能源。

智能玻璃不仅可引领建筑科技，用做屋顶、窗玻璃和墙壁，而且还可用于汽车功能玻璃、智能玻璃温室和军事领域。

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