透明的玻璃已“過(guò)時(shí)”，會(huì)變色的玻璃它來(lái)了！

出品：科普中國(guó)

作者：石霧遙

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

是誰(shuí)，每天早上睜開(kāi)眼睛第一件事和睡前最后一件事都是看眼手機(jī)？又是誰(shuí)，明明是“能躺著絕不站著、不喜歡運(yùn)動(dòng)的小哥哥小姐姐一枚呀”，卻時(shí)刻用智能手表檢測(cè)自己的各項(xiàng)健康指標(biāo)？很多朋友可能會(huì)驚呼“重度手機(jī)依賴(lài)‘患者’、‘朋克養(yǎng)生’竟是我自己！”

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能手機(jī)、智能電視、智能手表等智能電器早已常伴我們左右。這些智能技術(shù)的應(yīng)用，使得我們?cè)镜纳罡颖憬菖c豐富多彩。不過(guò)，智能手機(jī)、智能手表我們見(jiàn)得多了，智能化變色玻璃你見(jiàn)過(guò)嗎？

花樣百出的智能化變色玻璃

普通的玻璃通常是無(wú)色透明的，變色玻璃是指在一定的外界條件作用下，顏色發(fā)生非永久性變化的玻璃。目前，多種智能化變色玻璃已進(jìn)入市場(chǎng)，主要包括光致變色玻璃、電致變色玻璃、溫致變色玻璃、力致變色玻璃、氣致變色玻璃等。那么，這些玻璃都是如何實(shí)現(xiàn)智能化的呢？

變色玻璃（圖片來(lái)源：Veer圖庫(kù)）

光致變色玻璃

在光照下顏色發(fā)生變化的玻璃即為光致變色玻璃，通常在制備原料中加入感光材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，最常見(jiàn)的感光材料為鹵化銅和鹵化銀。

當(dāng)光照射到玻璃上時(shí)，分布在玻璃內(nèi)部的氯化銀微晶分解產(chǎn)生銀，大量的微晶產(chǎn)生大量的銀原子，發(fā)生聚集后形成銀膠體。銀膠體對(duì)光的吸收能力強(qiáng)，因此玻璃的透光度降低，顏色變暗。

而避光后，銀和鹵素又會(huì)重新結(jié)合在一起，此時(shí)玻璃的透光性再次增強(qiáng)，顏色變亮。

光致變色玻璃（圖片來(lái)源：Veer圖庫(kù)）

電致變色玻璃

電致變色玻璃一般以外加電場(chǎng)致使玻璃顏色發(fā)生變化。其通常在玻璃內(nèi)部摻雜電致變色材料，例如三氧化鎢、四硫富瓦烯及金屬酞菁類(lèi)物質(zhì)。

當(dāng)外加電場(chǎng)后，玻璃內(nèi)部的離子會(huì)進(jìn)入電致變色層，兩者結(jié)合后會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使得玻璃的顏色發(fā)生變化，電壓的大小與顏色的深淺緊密相關(guān)。斷電后，玻璃又能恢復(fù)最初的顏色。電致變色玻璃對(duì)光吸收透過(guò)具有可調(diào)節(jié)性。

此外，電致霧化玻璃的原理與電致變色玻璃類(lèi)似。電致霧化玻璃通過(guò)控制加電以改變玻璃的透明和霧化狀態(tài)。霧化玻璃夾層中裝著帶有液晶物質(zhì)的調(diào)光膜。液晶具有流動(dòng)性，在加電時(shí)，液晶會(huì)感應(yīng)電荷，從而產(chǎn)生靜電扭力而呈規(guī)則排布，因此透光性好，玻璃顏色為透明色。當(dāng)斷電時(shí)，液晶會(huì)迅速憑借自身的性質(zhì)恢復(fù)到排布分散不規(guī)則的狀態(tài)，透光性隨之變差，玻璃呈現(xiàn)出霧化狀態(tài)。

溫致變色玻璃

溫度的變化同樣也能使玻璃變色。在玻璃內(nèi)部加入智能納米凝膠膜，當(dāng)外界溫度升高時(shí)，納米粒子吸收能量后會(huì)規(guī)則排布，而當(dāng)溫度降低時(shí)，粒子的排布則會(huì)變得雜亂無(wú)章，玻璃的透光性也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。

力致變色玻璃

與以上三種變色玻璃相比，目前力致變色玻璃在生活中的使用相對(duì)較少。在玻璃中加入外力作用下結(jié)構(gòu)會(huì)變化的材料，即可實(shí)現(xiàn)玻璃顏色的變化。

研究表明，聚丙烯酰胺水凝膠內(nèi)部嵌入疏水性的物質(zhì)后形成的光子晶體水凝膠，其在外力作用下，顏色會(huì)發(fā)生變化。在外力作用下，由其構(gòu)成的玻璃就能夠?qū)崿F(xiàn)顏色的變化。

水凝膠（圖片來(lái)源：Veer圖庫(kù)）

氣致變色玻璃

當(dāng)玻璃暴露在特定的氣體中時(shí)，也會(huì)變色。氣致變色玻璃中通常含有氣體敏感層，由薄層多孔結(jié)構(gòu)的三氧化鎢膜覆蓋在金屬板上組成。

在平時(shí)，玻璃呈現(xiàn)透明狀態(tài)，但是當(dāng)引入氫氣時(shí)，敏感層會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，玻璃會(huì)變成藍(lán)色。氫氣濃度越高，玻璃的顏色則越深，可達(dá)到過(guò)濾紅外線(xiàn)的效果。此時(shí)若想讓玻璃重新變?yōu)橥该魃恍枰胙鯕?，即可?shí)現(xiàn)。

變色玻璃（圖片來(lái)源：Veer圖庫(kù)）

想不到，看似不起眼的玻璃也能化身“變色龍”。那么可能有人想問(wèn)，變色了然后呢？變色玻璃具體能用來(lái)做什么呢？其實(shí)，變色玻璃的用途非常廣泛，小至人們平時(shí)佩戴的眼鏡，大到建筑物的外形設(shè)計(jì)，都有變色玻璃的身影。

變色眼鏡

可能有人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)是透明色的眼鏡，而到了室外陽(yáng)光充足的地方，就會(huì)變成墨鏡。實(shí)際上，這種變色眼鏡的鏡片就是由光致變色玻璃制成的。變色眼鏡除了在室外可以充當(dāng)太陽(yáng)鏡，更重要的一點(diǎn)是可以有效地吸收過(guò)濾紫外線(xiàn)，從而減少或避免紫外線(xiàn)對(duì)人眼的傷害。

變色眼鏡（圖片來(lái)源：Veer圖庫(kù)）

浴室霧化玻璃

在浴室，經(jīng)常可以見(jiàn)到在透明和霧化之間轉(zhuǎn)變的玻璃。這種玻璃正是依靠控制加電來(lái)實(shí)現(xiàn)透明度的隨意變化。在你的浴室安裝上這種玻璃，那么就再也不用擔(dān)心隱私問(wèn)題了。換個(gè)思路，倘若將霧化玻璃安裝在家里的窗戶(hù)上，那么窗簾是不是就可以下崗了呢？

浴室霧化玻璃（圖片來(lái)源：Veer圖庫(kù)）

建筑物變色玻璃

建筑物的變色玻璃多為溫致變色玻璃，不需要額外的電力控制，而是受環(huán)境影響發(fā)生顏色變化。當(dāng)陽(yáng)光照射溫度升高后，玻璃會(huì)變暗，此時(shí)紅外線(xiàn)透過(guò)率降低；而當(dāng)溫度降低時(shí)，玻璃又會(huì)變亮，紅外透過(guò)率升高，相應(yīng)的，室內(nèi)獲得的太陽(yáng)能便會(huì)增加。

因此，溫致變色玻璃有助于室內(nèi)保持恒定的溫度，從而大幅提升住戶(hù)的舒適度，同時(shí)，還能起到節(jié)能環(huán)保的作用。

建筑物變色玻璃（圖片來(lái)源：Veer圖庫(kù)）

除了以上提到的各類(lèi)用途以外，智能玻璃還能應(yīng)用在汽車(chē)、飛機(jī)車(chē)窗等設(shè)計(jì)制造中。相信在不久的將來(lái)，智能變色玻璃會(huì)被更加廣泛的推廣到我們生活的方方面面。在各項(xiàng)新興技術(shù)的全力“加持”下，我們正在走向更加智能化與科技化的美好未來(lái)。

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