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            新聞資訊/News

            玻璃打砂機分析智能玻璃在中國的發展前瞻

            2018-04-03   
              公元七世紀,西方發明吹氣法制造平板玻璃,玻璃開始運用在教堂門窗上。1000年后的清朝,平板玻璃窗傳入中國,雍正年間價格高達15兩紋銀/平方米,可在北京買半間房屋。玻璃給黑暗的房間帶來了陽光,這種曾經昂貴的物品,現在已經走近尋常人家,成為家裝居所的必備選擇。如今平板玻璃已經形成一個巨大產業。國家統計局2015年數據顯示,全國住宅玻璃窗用量和玻璃幕墻用量均為2億平方米。

              玻璃具有優異的透光性,可以提供廣闊的視野,但是同時也讓太陽熱量進入室內,造成巨大的能量浪費。為了減少陽光直射,人們普遍采用的傳統的內/外遮陽的方式。內遮陽,比如各種材質的窗簾,僅遮擋了已經透過窗戶進入室內的陽光,由于能量已經進入室內,所以節能效果有限。外遮陽裝置,尤其是電動外遮陽,節能效果優于內遮陽,但是大部分外遮陽產品很難避免可靠性差、壽命短以及清洗困難的弊端。而且,這種方式影響了建筑本身應該具有的簡潔美,而且也限制了使用者的視野。

              除了傳統的機械式遮陽,一種新興的電子遮陽玻璃產品正在走進市場。其結合了玻璃材料和電子電控領域的新技術,可以在玻璃上實現遮陽、隱私、節能的智能化。這種黑科技代表了玻璃未來的發展方向,可以應用于智能建筑和智能汽車領域,達到智能遮陽、智能隱私的效果。在建筑領域,智能玻璃可以取代外遮陽,同時提供寬廣的視野、節能效果以及科技美學。裝有智能玻璃的汽車會有更好的隱私和節能效果,配合微電路,還能實現及時報警等安全性能。目前,奔馳的部分高端車型已經配置了智能玻璃。

              根據功能實現的方式,可以將智能玻璃分為被動式和主動式兩種。被動式智能玻璃主要包括熱致變色和光致變色。其中的典型代表是五氧化二釩材料,在特定溫度下其晶體結構由單斜轉變為金紅石四方晶結構,并隨之發生光學性能的變化。被動式智能玻璃的優點是,無需外界電源驅動、安裝簡單方便,缺點是在變色前后的透過率差值較小,且變色所需的溫度范圍較寬,所以容易發生夏季正常變色但是冬季變色不明顯的問題。

              相比于被動式智能玻璃,主動式的智能玻璃因為結合了電子電控技術,可以隨心所欲的實現主動控制,并且與物聯網、光熱傳感器等概念進行結合,實現自主的智能調控。雖然難以避免略顯繁瑣的電路安裝,但是主動式的智能玻璃具有更加的智能、節能和變化效果。

              主動式智能玻璃主要包括三種技術:聚合物分散液晶(PDLC)、懸浮粒子(SPD)以及電致變色(EC)。PDLC是液晶以微米量級的小微滴分散在有機固態聚合物基體內,由于由液晶分子構成的小微滴的光軸自由取向,其折射率與基體的折射率不匹配,當光通過基體時被微滴強烈散射而呈現不透明的乳白狀態或半透明狀態。施加交流電場可調節液晶微滴的光軸取向,當基體和微滴折射率相匹配時,呈現透明態。除去電場,液晶微滴又恢復初的散光狀態,從而實現調光。PDLC產品主要用于室內隱私墻,目前國內已經有20家左右的PDLC膜生產及銷售企業。

              SPD技術的工作原理如下,將具有取向光吸收特性的粒子分散在懸浮液中,斷電時由于布朗運動粒子隨機排布,可以吸收99%以上的可見光。當SPD膜被施加110V的交流電壓時,粒子在電場的作用下發生取向排列,進而光線得以透過。

              電致變色(EC)技術,這里指已經實現產業化的全固態電致變色技術。玻璃基板上鍍有若干三明治結構的功能層,上下導電層之間夾有電致變色層、離子導體(IC)層和離子儲存層。以國外市場上常用的電致變色材料三氧化鎢為例,在透明狀態下,三氧化鎢變色層為空心立方結構,該結構下,只吸收少量的可見和紅外光。在+3V直流低壓的驅動下,鋰離子進入三氧化鎢的晶格,形成實心立方結構。該結構下,EC玻璃可以吸收98%以上的可見光和99%以上的紅外光,從而可以實現對可見和紅外光的調節。改變施加電壓的方向,鋰離子可以可逆地摻雜或者去摻雜,進而實現EC膜著色褪色的循環。

              對于這三種技術,我們用智能玻璃重要的三個性能來進行比較:調光、隔熱和隱私。PDLC只有透明和散射兩種狀態,沒有中間態,而SPD和EC在透明和著色態之間連續可調。PDLC依靠微滴和基底的折射率差異將光線散射開,因此可以完全阻擋視線,具有良好的隱私保護效果,但是不能有效阻擋散射開的紅外線和可見光透過玻璃進入室內,所以其隔熱效果非常有限。國內市場上SPD的產品很少,我們通過查閱科技文獻了解其光學參數,在著色狀態下,其可見光和紅外光透過率分別是0.7%和27.4%,在透明狀態下分別為65%和77.6%。EC在著色狀態下可以阻擋絕大部分的可見和紅外光,因此在該狀態下具有極強的遮陽性能;在透明態時,60~70%的可見光以及30~40%的紅外光可以透過EC玻璃進入室內,適用于冬季采光和日曬取暖。SPD和EC技術具有良好的隔熱效果,雖然阻擋了絕大部分的可見光,但是由于人眼的高度敏感,百分之零點幾的可見光仍然不能完全阻擋視線。因此在某些場合下,比如夜晚從室外透過SPD或者EC窗往室內看,仍然可以看到室內的模糊影像,所以其隱私功能是有限的。

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