電致變色玻璃在建筑節能應用與發展

　　2、農業生產體系類電致變色窗和其市場前景

　　農業生產體系類電致變色玻璃一般由直接沉積TCO膜（這層TCO膜作為透明電較）的兩片導電玻璃構成，把帶有電較的兩片導電玻璃邊緣密封起來構成一個單元，透明導電膜朝內且留有空隙，將紫羅堿等農業生產體系電致變色材料注入這個空隙中，終會構成電致變色玻璃。Cummins等人[9]報道了一種使用納米晶材料的變色器件，其變色機理是施加電壓后紫羅精被還原變成藍色，使吩噻嗪氧化成紅色，從而使器件呈現藍紅色。汽車后視鏡就是利用這種電致變色效應生產的玻璃產品，并且可進行大規模生產和銷售。在美國，電致變色汽車后視鏡己成為汽車制造商提供的標準配置，如Gentex公司[10]近幾年為一百多種汽車品牌制造了一千多萬個電致變色后視鏡，對可見光譜的透過率可調整范圍大約在20％-80％左右，可以防止眩光，能很好的滿足汽車安全駕駛的需求。

　　農業生產體系電致變色材料種類相對較多，并且具有成本低、循環性好、變色響應時間快和變換顏色種類多等優點[11]。但是農業生產體系電致變色材料的化學穩定性和抗輻射能力較差，如果農業生產體系電致變色玻璃在室外（如天窗）應用，其使用壽命會變短。法國圣戈班公司幾年前已經生產出農業生產體系電致變色玻璃產品“Privalite”，并投入市場。但由于化學穩定性、耐候性等因素的限制，農業生產體系電致變色玻璃在建筑節能上應用的可能性較小，更適合作為室內裝飾用的玻璃材料。

　　3、無機類電致變色窗和其市場前景

　　無機類電致變色材料一般使用過渡金屬或其衍生物[12]，其結構一般由直接沉積TCO膜的兩片導電玻璃，其中一片鍍有一層厚約300nm的陰較變色的電致變色材（EC）；另一片鍍有厚度幾乎相同的陽較變色的電致變色材料作為離子儲存層（CE）。帶有電較的兩片玻璃邊緣密封起來構成一個單元，兩片玻璃之間填充滿固態電解質或者液態電解質作為離子導體層。

　　很早C.G.Granqvist綜述了WO3等無機變色材料的研究進展[2]，引起了世界范圍內的研究熱潮。美國試用Ucolite電致變色天窗[13]，就是使用直流電增加薄膜的變暗效果，可以有效的對陽光進行控制，此天窗已經在美國亞利桑那州試用。目前世界上有三家企業在生產全固態電致變色玻璃的靈巧窗，美國SAGE Electrochromics，德國EControl-Glas和德國Gesimat。各廠家生產的電致變色靈巧窗的性能參數如表1所示

　　表1全固態電致變色靈巧窗生產廠家及其性能參數

　　各企業生產的無機電致變色玻璃的很大尺寸是120×220 cm2，不能滿足大面積、大規模使用的需求，所以研究更大單片面積的電致變色玻璃是未來研究的另一熱點。

　　無機電致變色材料相對農業生產體系電致變色材料而言，雖然在色彩的多樣性和響應速度不具備優勢，但其具有性能穩定、耐候性強、與玻璃基板粘附力強和易于大面積生產等優點，在建筑物上的應用前景要好于農業生產體系電致變色材料。無機電致變色玻璃可以制成具有可控陽光透過率功能的中空玻璃。

　　4、大面積電致變色玻璃應用前景

　　隨著人們對戶外建筑的實用性和觀賞性的要求越來越高，小尺寸的玻璃門窗顯然已經不能滿足人們的需求，而制備大面積板材的電致變色玻璃面臨著很多困難。首先，由于電致變色玻璃的多層膜結構組成，需要選用先進的鍍膜技術來保證大面積的膜層均勻性。其次，越大尺寸電致變色玻璃，越難以實現著褪色的均勻一致性。越大尺寸電致變色玻璃，對實現均勻地變色和顏色恢復所需要的電流要求也就越高，考慮到所采用的材料的電化學性能，不可能無限度地提高工作電壓，所以大電流很難均勻地分布在整個玻璃上，這樣就會產生顏色差異，從而影響視覺上的美觀。另外，無機變色材料雖然在穩定性、耐候性上有優勢，但是其色彩較為單一，響應時間較長。而農業生產體系變色材料的性能正好相反，如何互補農業生產體系無機其劣勢制備出性能優異色彩多樣的電致變色玻璃也是現在的研究難題。由于電致變色玻璃獨特的結構，需要兩片性能優異的TCO玻璃基板和多層功能膜以實現電致變色效果，其高昂的制造成本也是制約其大規模應用的因素之一。

　　5、展望

　　雖然電致變色玻璃在戶外建筑上的應用還有很多問題，但是由于地球資源的日益枯竭，節能環保主題必然指導著如今的科學研究方向，相信像目前諸如電致變色玻璃之類的建筑物節能材料必然會打破其科研瓶頸，終會走向大面積產業化，其廣泛應用到人們的實際生活中的一天會到來。