透明的玻璃已“过时”，会变色的玻璃它来了！-

出品：科普中国

作者：石雾遥

监制：中国科普博览

是谁，每天早上睁开眼睛第一件事和睡前最后一件事都是看眼手机？又是谁，明明是“能躺着绝不站着、不喜欢运动的小哥哥小姐姐一枚呀”，却时刻用智能手表检测自己的各项健康指标？很多朋友可能会惊呼“重度手机依赖‘患者’、‘朋克养生’竟是我自己！”

随着技术的不断进步，智能手机、智能电视、智能手表等智能电器早已常伴我们左右。这些智能技术的应用，使得我们原本的生活更加便捷与丰富多彩。不过，智能手机、智能手表我们见得多了，智能化变色玻璃你见过吗？

花样百出的智能化变色玻璃

普通的玻璃通常是无色透明的，变色玻璃是指在一定的外界条件作用下，颜色发生非永久性变化的玻璃。目前，多种智能化变色玻璃已进入市场，主要包括光致变色玻璃、电致变色玻璃、温致变色玻璃、力致变色玻璃、气致变色玻璃等。那么，这些玻璃都是如何实现智能化的呢？

变色玻璃（图片来源：Veer图库）

光致变色玻璃

在光照下颜色发生变化的玻璃即为光致变色玻璃，通常在制备原料中加入感光材料来实现，最常见的感光材料为卤化铜和卤化银。

当光照射到玻璃上时，分布在玻璃内部的氯化银微晶分解产生银，大量的微晶产生大量的银原子，发生聚集后形成银胶体。银胶体对光的吸收能力强，因此玻璃的透光度降低，颜色变暗。

而避光后，银和卤素又会重新结合在一起，此时玻璃的透光性再次增强，颜色变亮。

光致变色玻璃（图片来源：Veer图库）

电致变色玻璃

电致变色玻璃一般以外加电场致使玻璃颜色发生变化。其通常在玻璃内部掺杂电致变色材料，例如三氧化钨、四硫富瓦烯及金属酞菁类物质。

当外加电场后，玻璃内部的离子会进入电致变色层，两者结合后会发生化学反应，从而使得玻璃的颜色发生变化，电压的大小与颜色的深浅紧密相关。断电后，玻璃又能恢复最初的颜色。电致变色玻璃对光吸收透过具有可调节性。

此外，电致雾化玻璃的原理与电致变色玻璃类似。电致雾化玻璃通过控制加电以改变玻璃的透明和雾化状态。雾化玻璃夹层中装着带有液晶物质的调光膜。液晶具有流动性，在加电时，液晶会感应电荷，从而产生静电扭力而呈规则排布，因此透光性好，玻璃颜色为透明色。当断电时，液晶会迅速凭借自身的性质恢复到排布分散不规则的状态，透光性随之变差，玻璃呈现出雾化状态。

温致变色玻璃

温度的变化同样也能使玻璃变色。在玻璃内部加入智能纳米凝胶膜，当外界温度升高时，纳米粒子吸收能量后会规则排布，而当温度降低时，粒子的排布则会变得杂乱无章，玻璃的透光性也会发生相应变化。

力致变色玻璃

与以上三种变色玻璃相比，目前力致变色玻璃在生活中的使用相对较少。在玻璃中加入外力作用下结构会变化的材料，即可实现玻璃颜色的变化。

研究表明，聚丙烯酰胺水凝胶内部嵌入疏水性的物质后形成的光子晶体水凝胶，其在外力作用下，颜色会发生变化。在外力作用下，由其构成的玻璃就能够实现颜色的变化。

水凝胶（图片来源：Veer图库）

气致变色玻璃

当玻璃暴露在特定的气体中时，也会变色。气致变色玻璃中通常含有气体敏感层，由薄层多孔结构的三氧化钨膜覆盖在金属板上组成。

在平时，玻璃呈现透明状态，但是当引入氢气时，敏感层会发生化学反应，玻璃会变成蓝色。氢气浓度越高，玻璃的颜色则越深，可达到过滤红外线的效果。此时若想让玻璃重新变为透明色，只需要引入氧气，即可实现。

变色玻璃（图片来源：Veer图库）

想不到，看似不起眼的玻璃也能化身“变色龙”。那么可能有人想问，变色了然后呢？变色玻璃具体能用来做什么呢？其实，变色玻璃的用途非常广泛，小至人们平时佩戴的眼镜，大到建筑物的外形设计，都有变色玻璃的身影。

变色眼镜

可能有人已经发现，在室内是透明色的眼镜，而到了室外阳光充足的地方，就会变成墨镜。实际上，这种变色眼镜的镜片就是由光致变色玻璃制成的。变色眼镜除了在室外可以充当太阳镜，更重要的一点是可以有效地吸收过滤紫外线，从而减少或避免紫外线对人眼的伤害。

变色眼镜（图片来源：Veer图库）

浴室雾化玻璃

在浴室，经常可以见到在透明和雾化之间转变的玻璃。这种玻璃正是依靠控制加电来实现透明度的随意变化。在你的浴室安装上这种玻璃，那么就再也不用担心隐私问题了。换个思路，倘若将雾化玻璃安装在家里的窗户上，那么窗帘是不是就可以下岗了呢？

浴室雾化玻璃（图片来源：Veer图库）

建筑物变色玻璃

建筑物的变色玻璃多为温致变色玻璃，不需要额外的电力控制，而是受环境影响发生颜色变化。当阳光照射温度升高后，玻璃会变暗，此时红外线透过率降低；而当温度降低时，玻璃又会变亮，红外透过率升高，相应的，室内获得的太阳能便会增加。

因此，温致变色玻璃有助于室内保持恒定的温度，从而大幅提升住户的舒适度，同时，还能起到节能环保的作用。

建筑物变色玻璃（图片来源：Veer图库）

除了以上提到的各类用途以外，智能玻璃还能应用在汽车、飞机车窗等设计制造中。相信在不久的将来，智能变色玻璃会被更加广泛的推广到我们生活的方方面面。在各项新兴技术的全力“加持”下，我们正在走向更加智能化与科技化的美好未来。

参考文献：

[1]魏红莉, 何峰, 王平. 无机电致变色玻璃研究的新进展[J]. 玻璃, 2006, 33(1):4.

[2]齐帅, 曾红杰, 于浩,等. 光致变色玻璃在建筑中的节能性能评估[J]. 硅酸盐通报, 2022, 41(4):1177-1184.

[3]汪国庆, 郑少瑜, 汪培庆,等. 一种用于玻璃智能调光的光致变色薄膜研究[J]. 信息记录材料, 2012, 13(006):16-21.