依照光线强度自动调剂透光率的窗帘布料的研究与制备.docx

资源描述

依照光线强度自动调剂透光率的窗帘布料的研究与制备.docx

《依照光线强度自动调剂透光率的窗帘布料的研究与制备.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《依照光线强度自动调剂透光率的窗帘布料的研究与制备.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

依照光线强度自动调剂透光率的窗帘布料的研究与制备.docx

依照光线强度自动调剂透光率的窗帘布料的研究与制备

依照光线强度自动调剂透光率的窗帘布料的研究和制备

依照搜集到的相关文献和有关知识，大体形成了两个可行的方案。

方案一运用光致变色材料制成的涂料附着在布料的表面，或在制备纤维时加入光致变色材料。

方案二将新型液晶材料附着于布料表面，运用电路和操纵技术制成调光产品。

比较两个方案：

方案二需要花费电能，需要后期保护，且功能和原理类似于雾化玻璃；方案一大体上一劳永逸，制备相对简单。

比较之下，方案一更具有研究和实用价值。

　光致变色指的是某些化合物在必然的波长和强度的光作用下分子结构会发生转变，从而致使其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一样是可逆的。

光致变色材料分为有机光致变色化合物和无机光致变色化合物。

将光致变色材料制成涂料附着在织物上，或在制备纤维时加入光致变色材料经纺织制成具有自动调光功能的产品。

当太阳光照射到窗帘上时，窗帘表面的光致变色材料发生化学反映，改变对光的吸收峰值，从而达到自动调剂透光率的目的。

搜集资料

1光致变色材料简介

　　光致变色指的是某些化合物在必然的波长和强度的光作用下分子结构会发生

光致变色材料

（一）

转变，从而致使其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一样是可逆的。

人类发觉光致变色现象已有一百连年的历史。

第一个成功的商业应用始于20世纪60年代，美国的Corning工作室的两位材料学家Amistead和Stooky第一发觉了含卤化银（AgX）玻璃的可逆光致变色性能[4]，随后人们对其机理和应用作了大量研究并开发出变色眼镜。

但由于其较高的本钱及复杂的加工技术，不适于制作大面积光色玻璃，限制了其在建筑领域的商业应用。

尔后AgX光致变色的应用重心转向了价钱廉价且质量较轻的聚合物基材料，而各类新型光致变色材料的性能及其应用也开始了系统研究。

2光致变色材料原理

　　不同类型的光致变色材料具有不同的变色机理，尤其是无机光致变色材料的变色机理与有机材料有明显的区别。

　　光致变色材料

　　典型无机体系的光致变色效应伴随着可逆的氧化-还原反映，如WO3为半导体材料，其变色机理可用1975年由Faughnan提出的双电荷注入/抽出模型说明，即在紫外光照射下，价带中电子被激发到导带中，产生电子空穴对，随后光生电子被W（VI）捕捉，生成W（V），同光阴生空穴氧化薄膜内部或表面的还原物种，生成质子H+，注入薄膜内部，与被还原的氧化物结合生成蓝色的钨青铜HxWO3，该蓝色是由于W（V）价带中电子向W（VI）导带跃迁的结果。

另一种变色机理是Schirmer等在1980年所提出的小极化子模型，他们以为，光谱吸收是由于不等价的2个钨原子之间的极化子跃迁所产生，即注入电子被局域在W（V）位置上，并对周围的产生作用，形成小。

入射光子被这些极化子吸收，从一种状态变到另一种状态，可简略表示如下：

　　WA（V）-O-WB（VI）→WA（VI）-O-WB（V）由于上述转变可不能引发材料晶体结构的破坏，因此典型无机材料的光致变色效应具有良好的可逆性和耐疲劳性能。

　　有机体系的光致变色也往往伴随着许多与光化学反映有关的进程同时发生，从而致使分子结构的某种改变，其反映方式要紧包括：

价键异构、、键断裂、、氧化-还原、等。

以为例，其光致变色效应基于分子中偶氮基-N=N-的顺-反异构反映，通常偶氮化合物顺-反异构体有不同的吸收峰，虽二者一样差值不大，但摩尔消光系数往往相差专门大，另外，偶氮化合物还有明显的光偏振效应，即光致变色成效与光的偏振态有关。

生物光致变色材料如细菌视紫红质等的感光效应也属于这一类反映机制。

　　由于无机半导体光致变色材料的光生电子空穴对有很强的氧化-还原性能，因此能够通过与有机染料复合来增强其光致变色效应。

当WO3与某种无色的还原态染料隐色体混合时，则在光照下染料隐色体的电子可被激发并向前者的导带中注入电子，该光致氧化-还原反映的发生可在形成蓝色钨青铜HxWO3的同时，生成摩尔消光系数很高的有色染料。

这种有机-无机复合光致变色器件不仅能够大大提高体系的光敏度，扩充光致变色材料的种类和颜色范围，而且有助于充分利用太阳光中极为丰硕的可见光谱能量来激发光致变色效果。

3光致变色材料分类

　　一、有机光致变色化合物

　　有机光致变色材料种类繁多，反映机理也不尽相同，要紧包括：

①键的异裂，如螺毗喃、螺唔嗓等；②键的均裂，如六苯基双咪哇等；③电子转移互变异构，如水杨醛缩苯胺类化合物等；④顺反异构，如周蔡靛兰类染料、偶氮化合物等；⑤氧化还原反映，如稠环芳香化合物、哗嗓类等；⑥周环化反映，如俘精酸配类、二芳基乙烯类等。

下面介绍几种要紧的有机类光致变色化合物。

　　光致变色材料

　　（l）螺毗喃类：

螺毗喃是有机光致变色材料中研究和应用最先、最普遍的体系之一，在紫外光照射下，无色螺毗喃结构中的C一O键断裂开环，分子局部发生旋转且与叫噪形成一个共平面的部花青结构而显色，吸收光谱相应红移。

在可见光或热的作用下，开环体又能答复到螺环结构。

C一O键的断裂时刻处于皮秒级，变色速度极快。

可是部花青在室温下寄存几分钟至几小时就会自动转化为无色的螺环结构，另外，在叮逆进程中会发生光化学副反映，从而阻碍可逆转化的循环次数，这些不足限制r螺毗喃在光分子开关方面的应用。

（2）俘精酸醉类：

俘精酸醉是芳取代的二亚甲基丁二酸配类化合物的统称，是最先被合成的有机光致变色化合物之一。

1999年，Kiji等报导了通过1，4一双杂环取代的丁炔一1，4-二醇的碳基化的方式来合成双杂环俘精酸醉化合物。

反映以Pd为催化剂，在高温高压下进行。

该方式开辟了一条合成双杂环俘精酸配的新路径，但合成条件苛刻，难以推行。

闻起强等困第一次报导了通过两步传统的Stobbe缩合反映合成双峡喃俘精酸酥化合物。

其所得结果与Kiii报导的不同的地方在于：

K巧i方式所得的双杂环俘精酸醉化合物的结构为22式，而同起强等合成的双吠喃俘精酸酥化合物的结构为EE式，两个反映中心的距离别离是和，有利于光致变色周环化反映的发生。

此目标产物和成色体的最大吸收峰别离为368nm和489nln，在必然的实验条件下仅观看到成色体和开环体之间的转化，这预示着此化合物可能具有良好的抗疲劳性能。

　　（3）二芳基乙烯类：

二芳基乙烯类具有超级好的热稳固性、化学稳固性和优良的灵敏度和抗疲劳性，其研究正受到国内外材料工作者愈来愈多的关注。

　　（4）偶氮苯类：

偶氮苯类化合物光致变色性能良好，并其有超高存储密度和非破坏性信息读出等特点一’7}，其光致变色原理见图7。

偶氮苯类化合物的变色机理是由于含有一N一N一、形成顺反异构结构所引发的。

光或热的作用可使顺式和反式偶氮苯之间发生转化，反式结构一样比顺式结构稳固。

热作川下的顺反异构反映一般是从顺式到反式，但在光作用下两种异构方向都能进行。

　　二、无机光致变色化合物

（1）氧化物：

这种物质要紧有WO3、、MoO3、TiO2等。

W03只氧化钨作为一种重要的无机光致变色材料，具有稳固性好、本钱低等优势，但其光致变色效率较低。

近来，解仁国等冲’J报导了一种新型的w（）3/Zn（）纳米粒子复合体系，结果表明，当Zn（）质量分数为2%时，与W（）：

相较，此体系的光致变色效率提高了200倍，其变色机理为：

Zn（）的光生电子通过界面转移至W（）3，同时W仆产生的一些空穴将迁移到Zn（〕的价带上，并最终转移到表面被HZC:

0；等捕捉，如此光生电子和空穴就能够够被更有效地分离，转移至W（）:

1的电子最终被其表面态所捕捉，产生长波区的吸收，从而致使WO：

发生变色。

（2）金属卤化物：

金属卤化物具有必然的光致变色性.如碘化钙和碘化汞混合晶体、氯化铜、氯化锅、氯化银等。

当照射掺有La、Ce、Gd或Tb的氟化钙时，会发生稀土杂质的光谱特点吸收，其变色机理是金属离子变价。

如掺Ce的氟化钙晶体会产生晶格缺点，使无色的Ce3+变成粉红色的缺点。

　　3）稀土配合物：

目前对稀土配合物光致变色的研究较少。

1978年，俄国学者1一等报导了稀土离子与梭酸、邻菲咯琳的水溶液具有可逆的光化学反映，其后，又有一些科研工作者对这方面的工作进行了进一步的研究。

近来，郑向军等研究了斓系元素一N，N一二（2一氧毗咯一l一甲基）甘氨酸（MPG）一邻菲咯琳（phen）三元配合物体系水溶液的光致变色性质。

太阳光或汞灯照射下溶液由黄色转变成绿色，而在避光处保留时，绿色褪去变成黄色溶液。

那个体系变色的响应时刻和颜色的深浅与光的强度、光照时刻和溶液的pH值有关。

光照强度增大，光照时刻延长，体系变色快，颜色深。

pH值较高时，体系变色深；而pH值较低时，体系几乎不变色；但太高的pH值会致使斓系离子以氢氧化物沉淀的形式析出。

有关此三元配合物的变色机理有待进一步的研究。

4日本科学家利用光致变色材料研制出变色太阳眼镜

研究人员开发出了一种新材料，当其暴露在紫外（UV）线下时，能够几乎在刹时从透明变成深蓝色，而一旦躲开紫外线，这种材料的颜色又能够迅速恢复为透明。

这是一类被称为光致变色材料的新功效，它能够在光学数据贮存和超酷太阳眼镜加工上发挥重要作用。

十连年前，日本青山学院大学的化学工程师JiroAbe和同事便开始研究光致变色材料——专门是一种源自名为hexaarylbiimidazole（HABI）的化合物的材料——的光敏特性。

在最初的原始时期，HABI是无色的，可是当紫外线打破分子间的一个化学键后，HABI便会显现出深蓝色。

但是一个重要的问题是，这种色彩转化的时刻需要几十秒钟乃至更长，因此，HABI的商业应用仅仅局限于那些缓慢变色的太阳眼镜。

当Abe的研究小组通过模拟和实验室实验开始分析HABI的化学结构时，他们发觉，在向这种化合物中加入萘后，这种颜色的转化能够在刹时被加速至180毫秒。

用一种名为环芳的化合物取代萘，能够更进一步加速从透明向蓝色的转化——减至大约30毫秒。

Abe和同事在最新一期出版的《美国化学会志》上报告说，当紫外线光源被遮蔽后，环芳版本的HABI能够以一样快的速度恢复到最初的无色状态。

而且这种化合物是超级稳固的——这种反映能够被重复数千次。

若是加入树脂玻璃或其他透镜原料，改良版本的HABI能够使太阳眼镜在阳光下刹时变暗，而且在佩带者进入室内后以一样快的速度变得透明。

HABI的特性同时使其成为新一代光学数据贮存设备的最佳选择——它的颜色开/关能力将能够取代今天电子数据贮存设备的磁性开/关转换。

美国滕比市亚利桑那州立大学的化学家DevensGust表示，由Abe和同事完成的这种新版本的HABI展现了“非凡的稳固性和迅速的转化能力”。

Gust指出，这些特性正是其他光致变色材料所不具有的，因此这种化合物的研制成功向着将其应用于数据的处置与贮存“迈出了重要一步”。

5光致变色材料

光致变色是指一种化合物A受到必然波长的光照射时，可发生光化学反映取得产物B，A和B的颜色（即对光的吸收）明显不同。

B在另外一束光的照射下或经加热又可恢复到原先的形式A。

光致变色是一种可逆的化学反映，这是一个重要的判定标准。

在光作用下发生的不可逆反映，也可致使颜色的转变，只属于一样的光化学范围，而不属于光致变色范围。

光致变色的材料早在1867年就有所报导，但直至1956年Hirshberg提出光致变色材料应用于光记录存储的可能性以后，才引发了普遍的注意。

光致变色现象指的是化合物在受光照射后，其吸收光谱发生改变的可逆进程，具有这种性质的物质称为光致变色材料或光致变色色素。

目前，对光致变色的研究多数集中在二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、偶氮类和相关的杂环化合物上，同时也在继续探讨和发觉新的光致变色体系。

研究光致变色材料最多的国家是美国、日本、法国等，日本在民用行业上开发比较早。

6光致变色材料的应用

将光致变色色素加入透明树脂中，制成光变色材料，能够用于太阳眼镜片，国内在变色眼镜方面已开始应用。

将光致变色色素与高聚物连接在一路，能够制成具有光变色性能的材料，在光电技术和光控装置中很有应用前景。

用光致变色材料的涂料能够制作成各类日用品、服装、玩具、装饰品、童车或涂布到内外墙上、公路标牌和建筑物等的各类标示、图案，在光照下会呈现超卓彩丰硕、艳丽的图案或花纹，美化人们的生活及环境；能够做成透明塑胶薄膜，贴到或嵌入汽车玻璃或窗玻璃上，日光照射马上变色，使日光不刺眼，爱惜视力，保证安全，并可起到调剂室内和汽车内温度的作用；还能够溶人或混入塑胶薄膜中，用作农业大棚农膜，增加农产品、蔬菜、水果等的产量。

另一个重要的用途是用作军事上的隐蔽材料，例如军事人员的服装和战斗武器的外罩等。

7光致变色片

光致变色片在镜片原料中加入卤化银微粒，在日光中的紫外线作用下卤化银分解成卤素离子和银离子从而变色。

依照日光中紫外线的强弱不同，镜片变色程度也不同；当紫外线小时后，镜片变成原先颜色。

光致变色片具以下优势：

能够矫正屈光不正，在户外也可充当太阳镜。

能够随时调剂进入眼睛的光线，维持适当的视力；不论其变色状态如何，它对紫外线的吸收始终良好。

光致变色镜片类作为特殊镜片，其光透射比在褪色状态下应符合眼镜类产品的要求，在变色状态下应符合太阳镜类产品的要求。

另外，标准还提出光致变色回应值的要求，即被测样品在褪色状态下的光透射比和通过15min光照后变色状态下的光透射比之间的比值应不小于1．25

光致变色成效是在材料中加入了感光的混合物而取得的，在特殊波段的紫外线辐射作用下，这些感光物质的结构发生转变，改变了材料的吸收能力。

这些混合物与的结合要紧有两种方式：

在聚合前与液态单体混合，或在聚合后渗入材料中（Transition镜片就采纳后一种方式）。

光致变色树脂镜片采纳几种光致变色物质，在最后的制造中使这些不同的变色成效结合起来，这使得镜片变色不但迅速，而且不完全受温度的操纵。

新型的光致变色树脂镜片已于1993年投放市场，这种镜片采纳树脂材料作片基，用渗透法在镜片的凸面渗透了一层光致变色材料，然后再镀上一层抗磨损膜，起爱惜和而磨作用。

这项工艺技术能够使镜片的变色可不能随屈光度数的加深而显现镜片中央与周围深浅不一的情形，弥补了玻璃变色的不足。

8光照强度

光照强度,简称照度。

一个被光线照射的表面上的照度（illumination/illuminance）概念为照射在单位面积上的光通量。

设面元dS上的光通量为dΦ，则此面元上的照度E为：

E=dΦ/dS。

照度的单位为lx（勒克斯）,也有效lux的，1lx=1lm/㎡。

照度表示物体表面积被照明的量。

光照强度:

指光照的强弱,以单位面积上所同意可见光的能量来量度。

简称照度，单位勒克斯（Lux或Lx）。

被光均匀照射的物体，在1平方米面积上所得的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。

流明是光通量的单位。

发光强度为1烛光的点光源，在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为“1流明”。

烛光（Candela），音译“”.烛光的概念最先是英国人发明的，它是发光强度（Luminousintensity）的单位。

那时英国人以一磅的白蜡制造出一尺长的蜡烛所燃放出来的光来概念烛光单位。

而此刻的概念已有了转变：

以一立方厘米的黑色发光体加热，一直到该发光体将溶为液体时，所发出的光量的1/60确实是标准光源，而烛光确实是这种标准光源所放射出来的光量单位。

9光照的有关概念

　　自然光照与人工光照日光照射即为自然光照，灯光照明即为人工光照。

（l）光照周期与光照时刻

　　一日夜24h为一个光照周期。

有光照的时刻为明期，无光照的时刻为暗期。

自然光照时一样以计光照时刻（明期）；人工光照时，灯光照射的时刻即为光照时刻，为期24h的光照周期为自然光照周期;为期擅长或短于24h的称为非自然光照周期；如在24h内只有一个明期和一个暗期的称为单期光照；如在24h内显现二个或二个以上的明期或暗期，即为间歇光照。

一个光照周期内明期的总和即为光照时刻。

（2）.发光强度

　光源射出光线的亮度为发光强度，即光源所具有的光能大小，单位是烛光。

（3）.光通量

　　光源单位时刻内所辐射的光能叫光源的光通量，其单位是流明（各点都与1烛光光源相距1英尺的1平方英尺面积上的光量为1流明）。

（4）.光照强度（照度）是物体被照明的程度

　　也即物体表面所取得的光通量与被照面积之比，单位是Ix（l勒克斯是l流明的光通量均匀照射在l平方米面积上所产生的照度）或英尺烛光（1英尺烛光是1流明的光通量均匀照射在1平方英尺面积上所产生的照度），1英尺烛光=。

光照强度的测量用。

　　夏日在阳光直接照射下，光照强度可达6万～10万lx，没有太阳的室外万～1万lx，夏天明朗的室内100～550lx，夜间满月下为。

　　白炽灯每瓦大约可发出的光，但数值随灯泡大小而异，小灯泡能发出较多的流明，大灯泡较少，荧光灯的是白炽灯的3～4倍。

寿命是白炽灯的9倍，但价钱较高可是一个不加灯罩的白炽灯泡所发出的光线中，约有30%的流明被墙壁、顶棚、设备等吸收；灯泡的质量差与阴暗又要减少量多流明，因此大约只有50%的流明可利用。

一样在有灯罩、灯高度为～（灯泡距离为高度的倍）时，每面积上需lW灯泡或1m2，面积上需灯泡可提供。

灯泡安装的高度及有无灯罩对光照强度阻碍专门大

10亮度

亮度是指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱的物理量。

人眼从一个方向观看光源，在那个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，概念为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。

亮度的单位是坎德拉/平方米（cd/m2）亮度是人对光的强度的感受。

它是一个主观的量。

与亮度不同的，由物理概念的客观的相应的量是光强。

这两个量在一样的日经常使用语中往往被混淆。

11描述光的经常使用物理量

发光强度

　　为一光源在给定方向上的发光强度，单位candela，即坎德拉，简称坎、cd。

有人仍然用烛光来表示发光强度，那太老了，要明白1940年（又一说1948年）已经采纳新烛光了，只只是“烛”=candle算了。

1968年以后烛光被废除。

光通量

　　光源在单位时刻内发射出的光量称为光源的发光通量，单位，lm

光照度

　　1lm（流明）的光通量均匀散布在1㎡表面上所产生的光照度，单位勒克斯，lx

亮度

　　单位光源面积在法线方向上，单位立体角内所发出的光流，单位尼特，nt

　　衡量和LED一样用发光强度，但初期的LED“亮度”低，因此都用毫cd来衡量，即mcd，后来出来了上千、上万mcd的，单位也不改了，因此1000mcd=1cd。

12雾化玻璃

　雾化玻璃采纳国际发明专利技术原理，将新型液晶材料附着于玻璃、薄膜等基础材料上，运用电路和操纵技术制成调光玻璃产品。

　　调光玻璃又称为，电控玻璃，智能变色玻璃，电动窗帘，变色玻璃是一种智能型高级功能玻璃，通过电压操纵调光玻璃在散射（透光不透明）态和透射（透明）态之间转变，这一转变实现了玻璃的通透性和爱惜隐私的双重要求，利用这一特性，调光玻璃被普遍应用于高级办公室，机房，，商业展现等领域

　　特点雾化玻璃属建筑装饰特种玻璃，智能调光玻璃是电子技术和玻璃技术深切进展的必然产物。

采纳国际发明专利技术原理，将新型液晶材料附着于玻璃、薄膜等基础材料上，运用电路和操纵技术制成调光玻璃产品。

该产品可通过操纵电流转变来操纵玻璃颜色深浅程度及调剂阳光照入室内的强度，使室内光线柔和，舒适怡人，又不失透光的作用。

玻璃断电时模糊，通电时清楚，由模糊到完全清楚的响应速度依照需要能够达到千分之一秒级。

本产品在建筑物门窗上利用，不仅有其透光率变换自如的功能，而且在建筑物门窗上占用空间极小，省去了设置窗帘的机构和空间，制成的窗玻璃相当于有电控装置的窗帘一样的自如方便。

除此之外，本产品在建筑装饰行业中还能够用于高级宾馆、别墅、写字楼、办公室、浴室门窗、喷淋房、厨房门窗、玻璃幕墙、温室等等，本产品既有良好的采光功能和视线遮蔽功能，又具有必然的节能性和色彩缤纷、绚丽的装饰成效，是一般透明玻璃或着色玻璃无法比拟的真正的高新技术产品，具有无穷宽广的应用前景。

利用环境与工作条件

　　1.环境温度：

-10℃-60℃

　　2.环境湿度：

≤85%（不结露）

　　3.不可长期于强紫外线置于强照射的环境下

　　4.电源,引线应放置在干燥处，幸免用水冲洗或浸泡

　　5.如用与DLP投影屏幕，请与咱们联系定制防频闪电源

　　6.利用中不可与易划伤,磕碰玻璃的物品放置在一路要紧规格：

最大尺寸：

980*2980mm玻璃厚度11mm,13mm,17mm玻璃颜色；无色。

应用

　　一、在门窗采历时候可通过操纵电流电压转变来操纵玻璃颜色深浅程度及调剂阳光照入室内的强度，使室内光线柔和，舒适宜人，又不失透光的作用。

　　二、调光玻璃投影屏所采历时，透明状态下是能够显示装饰图画，或作为会室的玻璃墙。

不透明状态下可替代成像幕布,并更具画面清楚、高亮度增益的特点。

可用于投影机，放像机，激光成像系统。

　　3、在银行珠宝及展览业的柜台防弹玻璃及展柜玻璃中利历时一般透明状态下正常工作，在碰到抢劫或停止工作时就能够够远程遥控刹时达到模糊状态，时犯法分子失去胁迫目标，能够最大程度保证人身及财产安全。

　　4、在淋浴房中采历时能够依照用户需要，改变其透明度，既能够保证个人私密性，又增添更多的生活乐趣。

功能

　　一、通电，断电处于不透明状态，自由切换，简练方便。

　　二、可依照窗外温度及光线的转变，通过旋转调压按钮，自动调整自身的光线强弱及红外线透过率，达到调温调光的成效。

具有高抗紫外线性能，环保又保健。

　　3、方便的操纵方式，省却了安装窗帘的繁琐及往后的麻烦。

　　4、双层夹膜胶合，安全性好，具有安全玻璃的优良品质，且隔音抗噪能力强。

　　五、操纵的多样化：

人工开关、光控、声控、温控、遥控、远程网络操纵都能够依照客户需要为您度身定制。