生活在智能化時代，玻璃窗也被寄予了“智能”的愿景。普通的玻璃窗，不論是顏色，還是透光性幾乎無法改變。眾所周知，太陽光除了擁有我們肉眼可見的七色光之外，還包括了紅外線和紫外線這些不可見光。它們不能通過肉眼直接看到，卻能被我們身體感知到：紅外線具有很強的熱效應，能夠產生大量熱量。過多的紫外線會對我們的皮膚產生不可逆?zhèn)?。以至于在烈日炎炎的夏天，談到它們，我們都避之唯恐不及?br style="visibility: visible;">

針對太陽光的這些特點，科學家們通過對窗戶進行光線和熱量的管理，研發(fā)出了可實現變色的智能窗。它可通過調整進入建筑物的太陽能量，以優(yōu)化建筑物的室內照明和溫度，使其達到人類舒適的水平，可以大大減輕空調和照明的能源消耗。

電致變色智能窗

變色玻璃的實現目前主要依賴光致變色、熱致變色以及電致變色三種技術，顧名思義，即利用光、熱、電等刺激光學性能可變的場致變色材料，使其發(fā)生相應的光學變化。由于光致或熱致變色技術無法根據實際需求自由開關變色，智能窗系統(tǒng)較常采用電致變色技術。

電致變色智能窗通常以玻璃為基材，通過濺射工藝鍍上多層功能陶瓷薄膜，透明電極層用于連接電路，為電致變色過程中提供電子導體供電；離子存儲層的功能是在電致變色過程中存儲和提供反應所需的離子；電致變色層是發(fā)生電化學反應（顏色改變和物質價態(tài)改變）的場所，通過電流大小控制能夠改變顏色，從而實現對可見光、紫外線、紅外線的控制。正常情況下，鋰離子存儲于離子存儲層內，當為多層薄膜兩端施加正向電壓時，離子通過電解質層從離子存儲層遷移到電致變色層，引起變色層變色，反射光線。當在電極施加反向電壓時，電致變色層的離子被抽出回來到原來的存儲層，整個玻璃恢復到透明狀態(tài)。

電致變色玻璃結構示意

由此可見，電致變色層是電致變色玻璃的核心功能層，其材料選擇的重要性就不用多說了。過渡金屬氧化物因其優(yōu)異的物理和化學穩(wěn)定性，在眾多電致變色材料脫穎而出。其中V₂O₅陶瓷薄膜是一種既能電致變色又能儲存離子的過渡金屬氧化物。經過研究，天津工業(yè)大學的梁小平教授采用新型復合技術在ITO導電玻璃基底上制備出特殊納米結構V₂O₅薄膜，該膜具有優(yōu)異的電致變色性能、離子存儲量和循環(huán)穩(wěn)定性，波長550 nm處透光率調制的范圍寬，且納米結構為Li+提供了快速擴散的通道，響應時間短。所制備的V₂O₅為離子儲存層和電致變色膜組裝電致變色器件（ECD），在不同電壓下從淺黃色變化到藍黑色，響應時間快速，著色效率較高，組裝的ECD具有優(yōu)異的電致變色性能。

V₂O₅電色反應方程式

想了解智能窗用V₂O₅薄膜技術的更多信息嗎？7月5-7日，粉體圈邀請了來自天津工業(yè)大學的梁小平教授到“2023全國先進陶瓷產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展（唐山）論壇”分享報告《基于智能窗用電致變色層-離子儲存層的開發(fā)應用》，感興趣的小伙伴不妨趕緊行動，點擊文末“閱讀原文”了解會議信息及報名。關注粉體圈，后臺回復“1”可獲取本次會議的最新日程安排。

梁小平，博士、教授。2003年至今天津工業(yè)大學材料科學與工程學院工作，2004-2006年天津大學博士后，2004年英國利茲大學訪問學者，2011年美國亞利桑那州立大學訪問學者，2017年-2018年江蘇省科技鎮(zhèn)長。目前擔任國家科技部創(chuàng)業(yè)人才評審專家、中國硅酸鹽學會測試技術分會理事、天津市熱處理學會理事、國家科技專家?guī)煸趲鞂＜?、天津市科技專家?guī)斓谝慌霂鞂＜?，主持和參與國家中小創(chuàng)新基金、863、天津市科技計劃項目、中國博士后科學基金等省部級及以上各類科研課題30余項，發(fā)表論文80余篇，授權中國發(fā)明專利10余項，專著3部，獲得遼寧省科學技術進步獎一等獎1項、中國紡織工業(yè)聯合會科學技術進步獎一等獎1項、天津市科學技術進步二和三等獎2項。目前主要從事特種玻璃功能層、無機分離膜、長余輝發(fā)光陶瓷粉體、材料表面工程等領域的研究。

唐山先進陶瓷論壇會務組