【中玻網(wǎng)】目前，住宅使用的窗戶都安裝著普通玻璃，雖然采光效果很好，但是每當(dāng)夏天，明晃晃的陽(yáng)光毫無(wú)阻擋地照進(jìn)房間，給人的感覺(jué)就不僅僅是采光好了，那炎熱的感覺(jué)讓每個(gè)人都難以忍受。近日，上海大學(xué)的課題組發(fā)明了一扇智能窗戶，這扇窗戶的特點(diǎn)就是能夠通過(guò)玻璃表面的涂層根據(jù)環(huán)境調(diào)整自身的物質(zhì)形態(tài)，以起到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用。
　　
　　超過(guò)一定溫度，智能玻璃就變身，反射太陽(yáng)光
　　
　　二氧化釩在這種智能玻璃中通過(guò)自身狀態(tài)的改變起到調(diào)節(jié)溫度的作用—在溫度低的時(shí)候透明，溫度上升時(shí)，就會(huì)變成一種不透明的狀態(tài)，起到反射太陽(yáng)光的作用。
　　
　　根據(jù)報(bào)道，上海大學(xué)研制的這種智能玻璃的表面附著著一層二氧化釩薄膜，這種物質(zhì)在不同溫度的條件下，其化學(xué)結(jié)構(gòu)也各不相同—在溫度低于68℃時(shí)，二氧化釩是一種透明的物質(zhì)；當(dāng)溫度高于68℃時(shí)，二氧化釩則會(huì)展現(xiàn)出金屬特質(zhì)，變成不透明的物質(zhì)，可以用來(lái)反射光照，達(dá)到降低室內(nèi)溫度的作用。在智能玻璃的應(yīng)用中，實(shí)驗(yàn)人員會(huì)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)二氧化釩材料進(jìn)行加工，改變它的相變臨界溫度。比如，將發(fā)生變化的溫度設(shè)置在30℃，這樣在30℃以下時(shí)，玻璃保持透明，當(dāng)溫度高于30℃之后，二氧化釩薄膜就會(huì)發(fā)生變化，反射太陽(yáng)光，隔絕熱量。
　　
　　對(duì)于這種智能窗戶采用的物質(zhì)，天津工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授趙永男介紹說(shuō)：“在材料學(xué)領(lǐng)域中，有一些物質(zhì)是對(duì)光或者溫度比較敏感的，在不同的光照或溫度條件下，它的化合價(jià)和晶體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一些改變，進(jìn)而發(fā)生變色或者變成不透明的物質(zhì)。舉一個(gè)日常生活中常見(jiàn)的例子，我們戴的變色太陽(yáng)鏡，其鏡片中就有一些無(wú)機(jī)顆粒，遇到光照時(shí)鏡片的顏色就會(huì)變深，遮擋太陽(yáng)光。而二氧化釩這種物質(zhì)也是很容易改變自己的化合價(jià)的，在化合價(jià)發(fā)生改變的同時(shí)，這種物質(zhì)的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生一定的改變。二氧化釩在這種智能玻璃中通過(guò)自身狀態(tài)的改變起到調(diào)節(jié)溫度的作用同這個(gè)是一個(gè)原理—在溫度低的時(shí)候透明，溫度上升時(shí)，就會(huì)變成一種不透明的狀態(tài)，起到反射太陽(yáng)光的作用。”
　　
　　許多玻璃都很“智能”，未來(lái)或能凈化空氣
　　
　　減反增透玻璃：在玻璃的表層涂上一層物質(zhì)，減少玻璃的反射作用，增加透光能力，能夠讓更多的光穿透玻璃而不被反射；
　　
　　自清潔玻璃：在玻璃的表面噴涂金屬氧化物涂層，在光照的作用下，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體，氣體揮發(fā)帶走表面的污物。
　　
　　其實(shí)，在這種自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的智能玻璃問(wèn)世之前，已經(jīng)有幾種帶有類似功能的玻璃投入使用了。趙永男為我們舉了幾個(gè)例子：“比如說(shuō)減反增透玻璃，這種玻璃也是在玻璃的表層涂上一層物質(zhì)，減少了玻璃的反射作用，增加透光能力，能夠讓更多的光穿透玻璃而不被反射；還有一種自清潔玻璃，我們現(xiàn)在的高層建筑外玻璃幕墻的清潔是一個(gè)非常危險(xiǎn)的工作，而這種自清潔玻璃也是在玻璃的表面噴涂金屬氧化物涂層，在光照的作用下，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體，氣體揮發(fā)帶走表面的污物；還有的自清潔玻璃則是利用鍍膜來(lái)減少玻璃表面的附著力和親疏水性，這樣，污染物在玻璃表面的附著力就變差，隨著下雨的沖刷就會(huì)被雨水帶走，大大提升了玻璃的抗污能力。”除了單一功能的智能玻璃外，在未來(lái)還有一種可能，就是設(shè)計(jì)多層噴涂，讓一塊玻璃同時(shí)具有抗污、調(diào)節(jié)溫度功能，甚至還有凈化空氣等多種功能。“在實(shí)際操作中，我們可以對(duì)玻璃進(jìn)行多層涂層，讓幾種功能集于一身，這當(dāng)然需要研究人員在研制的時(shí)候進(jìn)行一些設(shè)計(jì)，怎樣把多種涂層涂上去，同時(shí)還要保證一種功能涂層同另外一種功能涂層之間不會(huì)出現(xiàn)干擾和反應(yīng)，比如可以在不同功能涂層間夾上一層惰性涂層將它們間隔開(kāi)來(lái)。”
　　
　　在解決太陽(yáng)能問(wèn)題上起作用
　　
　　將高分子顆粒物二氧化釩做成玻璃窗鍍膜，并采用數(shù)值模擬的方法準(zhǔn)確設(shè)計(jì)顆粒的尺寸及其在聚合物基體中的分散狀態(tài)，確保入射的太陽(yáng)光可以到達(dá)位于四周的太陽(yáng)能電池而發(fā)電。
　　
　　在上海大學(xué)制作智能玻璃的未來(lái)設(shè)想中，也希望能在解決能源問(wèn)題上為人類提供一臂之力。在報(bào)道中，課題組將高分子顆粒物二氧化釩做成玻璃窗鍍膜，并采用數(shù)值模擬的方法準(zhǔn)確設(shè)計(jì)顆粒的尺寸及其在聚合物基體中的分散狀態(tài)，確保入射的太陽(yáng)光可以到達(dá)位于四周的太陽(yáng)能電池而發(fā)電。在計(jì)算機(jī)上的模擬結(jié)果表明，這種技術(shù)應(yīng)用在5平方米的玻璃窗上，目前較高的發(fā)電功率約為34瓦。
　　
　　對(duì)于這一設(shè)想，趙永男表示，目前我們?cè)谔?yáng)能領(lǐng)域非常大的問(wèn)題是全壽命成本過(guò)高和能量轉(zhuǎn)化率過(guò)低，太陽(yáng)能電池在使用中雖然利用了光能，但是在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的能耗還是比較高的。此外，目前投產(chǎn)的單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化率也只在20%左右，二氧化鈦燃料敏化電池的轉(zhuǎn)化率也不會(huì)高于這個(gè)數(shù)字。不過(guò)，既然這一設(shè)想已經(jīng)提出，就會(huì)有人在這一方面進(jìn)行研究和探索，未來(lái)，整合多種功能于一身的智能玻璃將不是夢(mèng)想。