【中玻網(wǎng)】目前，住宅使用的窗戶(hù)都安裝著(zhù)普通玻璃，雖然采光效果很好，但是每當夏天，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(hù)，這扇窗戶(hù)的特點(diǎn)就是能夠通過(guò)玻璃表面的涂層根據環(huán)境調整自身的物質(zhì)形態(tài)，以起到調節室內溫度的作用。
　　
　　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)的改變起到調節溫度的作用—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。
　　
　　根據報道，上海大學(xué)研制的這種智能玻璃的表面附著(zhù)著(zhù)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)結構也各不相同—在溫度低于68℃時(shí)，二氧化釩是一種透明的物質(zhì)；當溫度高于68℃時(shí)，二氧化釩則會(huì )展現出金屬特質(zhì)，變成不透明的物質(zhì)，可以用來(lái)反射光照，達到降低室內溫度的作用。在智能玻璃的應用中，實(shí)驗人員會(huì )在實(shí)驗室中對二氧化釩材料進(jìn)行加工，改變它的相變臨界溫度。比如，將發(fā)生變化的溫度設置在30℃，這樣在30℃以下時(shí)，玻璃保持透明，當溫度高于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。
　　
　　對于這種智能窗戶(hù)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)和晶體結構會(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)的改變起到調節溫度的作用同這個(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)調節溫度的智能玻璃問(wèn)世之前，已經(jīng)有幾種帶有類(lèi)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，我們現在的高層建筑外玻璃幕墻的清潔是一個(gè)非常危險的工作，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(zhù)力和親疏水性，這樣，污染物在玻璃表面的附著(zhù)力就變差，隨著(zhù)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，就是設計多層噴涂，讓一塊玻璃同時(shí)具有抗污、調節溫度功能，甚至還有凈化空氣等多種功能。“在實(shí)際操作中，我們可以對玻璃進(jìn)行多層涂層，讓幾種功能集于一身，這當然需要研究人員在研制的時(shí)候進(jìn)行一些設計，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 )出現干擾和反應，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，并采用數值模擬的方法準確設計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)設想中，也希望能在解決能源問(wèn)題上為人類(lèi)提供一臂之力。在報道中，課題組將高分子顆粒物二氧化釩做成玻璃窗鍍膜，并采用數值模擬的方法準確設計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)光可以到達位于四周的太陽(yáng)能電池而發(fā)電。在計算機上的模擬結果表明，這種技術(shù)應用在5平方米的玻璃窗上，目前較高的發(fā)電功率約為34瓦。
　　
　　對于這一設想，趙永男表示，目前我們在太陽(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)能電池的能量轉化率也只在20%左右，二氧化鈦燃料敏化電池的轉化率也不會(huì )高于這個(gè)數字。不過(guò)，既然這一設想已經(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。