[科普中国]-变色玻璃

变色玻璃是指在光照、温度、电场或电流、表面施压等一定条件下改变颜色且随着条件的变化而发生相应的变化，当施加条件消失后又能可逆地自动恢复到初始状态的玻璃，也称调光玻璃。变色玻璃随外界环境的变化而改变自身的透过特性，能够实现对太阳辐射能量的有效控制，从而达到节能的目的。变色玻璃按玻璃特性改变机理主要分为光致变色玻璃、热致变色玻璃、电致变色玻璃和力致变色玻璃。其中，光致、电致变色玻璃尤为受到幕墙行业人士的关注。

简介在适当波长光的辐照下改变其颜色，而移去光源时则恢复其原来颜色的玻璃。又称光致变色玻璃或光色玻璃。变色玻璃是在玻璃原料中加入光色材料制成。此材料具有两种不同的分子或电子结构状态，在可见光区有两种不同的吸收系数，在光的作用下，可从一种结构转变到另一种结构，导致颜色的可逆变化，常见的含卤化银变色玻璃，是在钠铝硼酸盐玻璃中加入少量卤化银（AgX）作感光剂，再加入微量铜、镉离子作增感剂，熔制成玻璃后，经适当温度热处理，使卤化银聚成微粒状而制得。当它受紫外线或可见光短波照射时，银离子还原为银原子，若干银原子聚集成胶体而使玻璃显色；光照停止后，在热辐射或长波光（红光或红外）照射下，银原子变成银离子而退色。卤化银变色玻璃的特点是不容易疲劳，经历30万次以上明暗变化后，依然不失效，是制作变色眼镜常用的材料。变色玻璃还可用于信息存储与显示、图像转换、光强控制和调节等方面1。

基本原理含有溴化银(或氯化银)和微量氧化铜的玻璃是一种变色玻璃。当受到太阳光或紫外线的照射时，其中的溴化银发生分解，产生银原子( AgBr==Ag+Br ).银原子能吸引可见光，当银原子聚集到一定数量时，射在玻璃上的光大部分被吸收，原来无色透明的玻璃这时就会变成灰黑色。当把变色后的玻璃放到暗处时，在氧化铜的催化作用下,银原子和溴原子又会结合成溴化银( Ag+Br==AgBr )，因为银离子不吸收可见光，于是，玻璃又会变成无色透明。这就是变色玻璃变色的基本原理。

用途用变色玻璃制作窗玻璃，可使烈日下透过的光线变得柔和且有阴凉之感.变色玻璃也可用于制作太阳镜片。

一般说来是在普通的玻璃成分中引入光敏剂生产光致变色玻璃。常用的普通玻璃有铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等，常用的光敏剂包括卤化银、卤化铜等等。通常光敏剂以微晶状态均匀地分散在玻璃中，在日光照射下分解，降低玻璃的光透光度。当玻璃在暗处时，光敏剂再度化合，恢复透明度。玻璃的着色和退色是可逆的、永久的。

光致变色玻璃的装饰特性是玻璃的颜色和透光度随日照强度自动变化。日照强度高，玻璃的颜色深，透光度低。反之，日照强度低，玻璃的颜色浅，透光度高。用光致变色玻璃装饰建筑，既使得室内光线柔和、色彩多变，又使得建筑色彩斑斓、变幻莫测，与建筑的日照环境协调一致。一般用于建筑物门窗、幕墙等。

光致变色玻璃在通常条件下，玻璃是透明的。对于有些玻璃，在紫外或者可见光的照射，可产生可见光区域的光吸收，使玻璃发生透光度降低或者产生颜色变化，并且在光照停止后又能自动恢复到原来的透明状态，称之为光致变色玻璃。

电致变色玻璃电致变色玻璃是一种新型的功能玻璃。电致变色玻璃在智能窗的应用开发研究方面开展得非常活跃，这种由基础玻璃和电致变色系统组成的装置利用电致变色材料在电场作用下而引起的透光（或吸收）性能的可调性，可实现由人的意愿调节光照度的目的，同时，电致变色系统通过选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，可减少办公大楼和居民住宅等建筑物在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须耗费的大量能源2。

应用范围随着能源的紧张，节能材料的研究和开发成为人们广泛关注的一个重要问题，以电致变色材料为核心的全固态灵巧窗（SW）可动态地调节太阳能的输出或输入和可见光谱，还可作为汽车等交通工具的挡风玻璃和大面积显示器，在建筑、运输及电子等工业领域有着广泛的应用前景。

电致变色玻璃在建筑、飞机、汽车等领域得到了广泛的应用。

应用前景(1)信息存储元件：利用光致变色化合物受不同强度和波长光照射时可反复循环变色的特点，可以将其制成计算机的记忆存储元件，实现信息的记忆与消除过程.其记录信息的密度大得难以想象，而且抗疲劳性能好，能快速写入和擦除信息。这是新型记忆存储材料的一个新的发展方向。

(2)装饰和防护包装材料：光致变色化合物可用作指甲漆、漆雕工艺品、T 恤衫、墙壁纸等装饰品。为了适应不同的需要，可将光致变色化合物加入到一般油墨或涂料用的胶粘剂、稀释剂等助剂中混合制成丝网印刷油墨或涂料;还可将光致变色化合物制成包装膜、建筑物的调光玻璃窗、汽车及飞机的屏风玻璃等，防护日光照射，保证全。

(3)自显影全息记录照相：这是利用光致变色材料的光敏性制作的一种新型自显影+法照相技术。在透明胶片等支持体上涂一层很薄的光致变色物质(如螺毗喃、俘精酸醉等)，其对可见光不感光，只对紫外光感光，从而形成有色影像。这种成像方法分辨率高，不会发生操作误差，而且影像可以反正录制和消除。

(4)国防上的用途：光致变色材料对强光特别敏感，因此可以用来制作强光辐剂量剂。它能测量电离辐射，探测紫外线、X 射线、y 射线等的剂量。如将其涂在飞船的外部，能快速精确地计量出高辐射的剂量。光致变色材料还可以制成多层滤光器，控制辐射光的强度，防止紫外线对人眼及身体的伤害。如果把高灵敏度的光致变色体系指示屏用于武器上，可记录飞机、军舰的行踪，形成可褪色的暂时痕迹3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学