电致变色玻璃 2.doc

电致变色玻璃 摘要：玻璃深加工的方法有很多，例如钢化、贴花、压花、贴膜、钻孔等等，本篇论文主要介绍一下电致变色玻璃的原理、结构以及应用。 关键字：玻璃深加工，电致变色玻璃，原理，结构，应用 本实用新型的电致变色玻璃属于建材领域，由上下二层主副玻璃基板组成，主副玻璃相对的一面上分别涂有透明导电涂层以及连接该涂层的印刷电源线，玻璃层间加入液晶涂层，玻璃二外层面上分别贴有偏振光轴交错为90°的偏光片基。玻璃基板的四周镶有铝塑保护框，在该框内设有玻璃基板控制器以及连接电极的电源线和电源插头。电源控制器同时连接一个或多个玻璃基板。电致变色玻璃可随时根据人的意愿改变颜色的深浅，也可根据室内外光照强度、环境温度的变化自动控制玻璃的颜色深浅，减少室内热能损失，实现节能。用于建筑物玻璃幕墙可形成运动的图像、字幕等。用于汽车，可使行车安全，并具防盗作用。 电致变色的原理：1、在外电场作用下，引起氧化钨薄膜极化，而极化的过程产生了偶极子，使得质点之间的距离发生变化，这种距离变化会使极化电子在不同晶格位置跃迁，而这个过程需要吸收能量，也就是对光的吸收； 2、由于发生了极化的作用，使氧化钨八面体的对称性发生改变，这种对称性的改变使钨离子d轨道简并能级发生不均匀的能级分裂，能级分裂会导致能量差的出现，会产生能量的吸收。 3、由于钨离子和氧离子可能发生共用电子对的现象，这也导致了能量的吸收。 电致变色玻璃结构：电致变色玻璃的结构从上到下分别为：玻璃、透明导电层、电致变色层、电解质层、离子存储层、透明导电层、玻璃。 电致变色的几个重要模型： 1.Deb模型 Deb模型又称色心模型，1973年Deb通过对真空蒸发形成的无定形WO3研究提出无定形WO3具有类似于金属卤化物的离子晶体结构，能形成正电性氧空位缺陷，阴极注进的电子被氧空位捕捉而形成F色心（在碱卤晶体上的两个电极施加电压并加热到约700℃，观察到光吸收，从点状负电极注进的电子陷进阴离子空位，根据电中性和电流连续性要求，正电极四周的阴离子空位将向阴极运动，即有阴离子向正电极的净运输，在正电极放出卤。假如外电压极性倒转，则伴随着碱金属在负电极的释出而产生空穴中心，光吸收消失），捕捉的电子不稳定，很轻易吸收可见光光子而被激发到导带，使WO3膜呈现出颜色。这一模型解释了着色态WO3膜在氧气中高温加热退色后，电致变色能力消失的现象，是最早提出的模型，但Faughnan以为在氧缺位量很大时的WO3-y膜（y=0.5）中难以产生大量色心。 2.Faughnan模型 Faughnan模型又称双重注进/抽出模型、价内迁移模型。Faughnan等提出无定形WO3变色机理可用下式表示： xM++xe-+WO3=MxWO3 式中：M表示H+、Li+等。加电场时，电子e―和阳离子M+同时注进WO3膜原子晶格间的缺陷位置，形成钨青铜(MxWO3),呈现蓝色。反方向加电场，电致变色层中电子e―和阳离子M+同时脱离，蓝色消失。在钨青铜中，电子在不同晶格位置A和B之间的转移可表示为： hγ+W5+(A)+W6+(B)=W6+(A)+W5+(B) 3.Schirmer模型 3Schirmer模型又称极化子模型。电子注进晶体后与四周晶格相互作用而被域化在某个晶格位置，形成小极化子，破坏了平衡位形。小极化子在不同晶格位置跃迁时需要吸收光子。这种光吸收导致的极化子的跃变被称为Franck-Condon跃变。在跃变过程中，电子跃变能量全部转化为光子发射的能量。所产生的光吸收可表示为： a=Ahωexp{(hω―ε―4U)/8Uhω} 式中：hω是散射光子的能量;ε是初态与终态能级的能量差，U是活化能。小极化子模型不仅与WO3光吸收曲线很好的吻合，而且还能对WO3蒸发过程中加进少数MoO3导致的光谱蓝移现象作出了解释。 Faughnan模型和Schirmer模型都是建立在离子和电子的双重注进抽出基础上的。它们的物理本质是相同的，实际上Faughnan模型可以看作是Schirmer模型的半经典形式。常见电致变色材料、变色机理及可能的应用。电致变色器件发展到现在，被各国学者普遍接受的最典型的器件结构为三明治型的五层结构即为：“玻璃|TC(透明导电层)|EC(电致变色层)|IC(离子导体)|IS(离子存储层)|TC(透明导电层)|玻璃”构造。其中电致变色层是核心，离子导体提供离子在电致变色层之间的传输通道，离子储存层起存储离子，平衡电荷的作用，也称为离子注进电极。当在导电层加上正向直流电压后，离子贮存层中离子被抽出，通过离子导体，进进电致变色层，引起变色层变色，实现无功耗记忆。当加上反向电压时，电致变色层中离子被抽