节能玻璃镀膜材料2

1、For personal use only in study and research; not for commercial use章节能玻璃镀膜材料蓬学号：20926096姓名：吴玲螈 1. 概述袂 1.1 节能玻璃的定义衿 节能玻璃是人们将某些玻璃的性能与普通玻璃比较后提出的。一般认为，节能玻璃指具有隔热和遮阳性能的玻璃1 。袈 1.2镀膜玻璃的定义荽镀膜玻璃是指在玻璃表面涂覆一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，通过镀膜以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求1 。玻璃镀膜改变了玻璃对光线、电磁波的反射率、折射率、吸收率及其他表面性质，赋予玻璃表面其他性能。辐1.3节能薄膜的节能原理方一

2、般而言2（06年），普通无色玻璃是一种良好的建筑材料，用它做窗户，既美观又实用，能透过 90%左右的太阳辐射。但是它在透过可见光的同时，也透过近红外线和部分中远红外线，这种无选择的透过性使得普通玻璃成为建筑能耗的主要泄露源。据统计3 ，建筑物中通过门窗散失的热量占整个建筑物采暖和制冷能耗的 50% ，而通过玻璃流失的热量就占整个窗户的80%左右。蚀 节能建筑玻璃应该能够控制太阳辐射和黑体辐射。太阳辐射按不同波长可分为紫外、可见、红外三个区域，其能量主要集中在0.38um-2.5um 可见近红外区，它们占整个太阳辐射的 97%之多；对于一个建筑物，其室内的热量来源除了通过门窗玻璃进入室内的太阳光

3、产生的热量之外， 房间的取暖设施及房间的物体发出的热量， 也就是所谓的黑体辐射， 也是很重要的一部分热量， 这一部分热能在寒冷的冬季尤为宝贵。 图 1-1 是太阳辐射和黑体辐射的能量分布图 410.20.5125X (P m)1030103莆图1.1太阳辐射和黑体辐射能量分布示意图蚁从图中可以看出，太阳辐射的热量有近50%由波长为800-2500nm的近红外波段的辐射携带。在夏季或者日照充足的地区，这部分能量通过建筑门窗的玻璃辐射进入室内，使室内温度上升，增加了制冷设备的负荷和能源消耗。阳光控制镀膜玻璃在近红外光区有较高的反射率，采用阳光控制镀膜玻璃作为窗玻璃使用时，阳光控制薄膜可以把近红外波

4、段携带的能量阻挡在窗外，维持室内的清凉，节省空调等制冷设备的能源消耗。同时，房间内部的取暖设施以及物体也在不停地向外辐射能量，这种辐射成为黑体辐射。图 1.1也给出了这种黑体 辐射分布的范围，在正常的室温范围内，这种黑体辐射主要分布在波长为2500nm-5000nm这部分黑体辐射可以提高室内的当采用低辐射镀膜玻璃作为门窗提高室内的温度，减少取暖设的波段范围内。对于寒冷的冬季或者日照稀少的地区来说, 温度。低辐射镀膜玻璃在中远红外波段具有较高的反射率。玻璃使用时，低辐射薄膜可以将室内的黑体辐射反射回室内, 施的能耗，达到节能的目的。肇1.4节能玻璃的分类芈目前的节能玻璃主要有低辐射薄膜玻璃、阳光

5、控制薄膜玻璃以及新型的变色节能玻璃。莆2阳光控制镀膜玻璃建阳光控制玻璃又称为热反射玻璃，是对波长范围 350-1800nm的太阳光具有一定控制作 用的镀膜玻璃。一般是通过在玻璃表面镀覆金属或金属氧化物薄膜 5,以达到大量反射太 阳辐射热和光的目的，热反射镀膜玻璃具有良好的遮光性能和隔热性能。蜜2.1阳光控制玻璃的节能原理肇根据德鲁特（Drude）理论可以知道，对于满足«>> 丫（切=2几6/九）的长波高反射膜，红外反射率 Rir随电阻率p的减小而增大。另外，在膜的厚度比较小时，方块电阻Rs越小，红外反射率 Rir就越大，并可用近似公式表示为 6:菜 Rr =（1+0.00

6、53K）蒙阳光控制薄膜一般都是导电性能良好的薄膜，良好的导电能力能够保证其在近红外光区拥有较高的反射率，从而保证了其阳光控制功能的实现。芈这种玻璃在近红外光区有较高的反射率，这种玻璃能够反射太阳光中占太阳辐射总能量50%的近红外波段。在炎热的季节或地区，能够阻止太阳辐射中的热量通过门窗进入室内，达到隔热的目的，可以减少在炎热的季节或地区制冷设备的能耗。图2-1是3mm平板玻璃与某种6mm热反射玻璃的能量透过比较 7。3 平板玻瑞太阳辐射能直接透射后科反射2 %辐射对流6 %辐射对流2 %合计散换能量13% 合计接收能垃87 %6 mm热反射玻璃太阳辐射能反射直接透射17 %吸收61 %辐射时流

7、45哪在上”五0辐射时流16磬合计散失能是 67 %合计接收能设33 %薄图2-1 3mm平板玻璃与6 mm热反射玻璃的能量透过比较薄由图2-1可以看出，3mm厚的普通透明玻璃对太阳辐射能具有87 %的透过率，白天来自室外的辐射能量大部分可透过，导致在炎热的夏季空调费用的增加；6mm厚的热反射玻璃有较强烈的热反射性能，可有效地反射太阳光线，合计接收能量为33%,在日照时，使人在室内感 到清凉舒适。雷热反射玻璃主要起隔热作用。热反射玻璃的反射率越高，说明其对太阳能的控制越强，但玻璃的可见光透过率会随着反射率的升高而降低，影响采光效果。在夏季光照强的地区，热反射玻璃的隔热作用十分明显, 可有效衰减

8、进入室内的太阳热辐射。 但在无阳光的环境中 , 如在夜晚或遇阴雨天气, 其隔热作用与白玻璃无异, 从节能的角度来看它不适用于寒冷地区。薅 2.2 阳光控制膜的膜层结构和材料蛔热反射膜由单层或多层膜系构成，单层膜已很少见，通常由三层膜组成，表层为保护膜， 第二层为金属或金属化合物， 第三层为金属氧化物膜。 因为它能保证幕墙玻璃获得优良 的光学特性1 。羁 （1）金属膜芨有Cu、Ni、Cr、Fe、Sn、Zn、Mn、Ti.妍（2）贵金属膜嵋如Au、Ag、Pb等，为降低成本，目前很少用贵金属单层膜，通常用多层膜。如用金做 反射层，以 Cr20% ， Ni80% 作吸收层的热反射玻璃，其透过率为 20%

9、-60% 。刘（3）合金膜膀包括贵金属合金、不锈钢及其他合金。如 Cr3%, Ce2%的AU合金膜，对阳光全辐射的反射率为51.6%,透过率为24.6%。由Ti-NiCr合金组成的双层膜系第一层为Ti膜，厚12-18nm,第二层为 NiCr合金膜，厚 6-10nm； NiCr合金的组成范围是Ni45%-83%, C2%-28%。以Ni70%-80%、512%-20%为好。镀钛膜和NiCr合金膜可采用真空沉积法和溅射法，太阳辐射线的反射率为 32%-39% ， 透过率为 5%-10% ， 可见光的透过率为 5%-10% ， 耐磨损和耐侵蚀性 都很好。萌（4）氧化物和金属合金膜袅如Bi2O3/Ag

10、/Bi 2O3膜系，第一层为Bi2O3膜厚40nm,与玻璃紧密结合；第二层为 Ag膜厚 10-20nm,起反射作用；第三层 Bi2O3膜厚40nm,起保护作用。螃 我国近年来热反射镀膜玻璃在宾馆、饭店、商业场所用到的较多，随着节能问题的日益突出，热反射镀膜玻璃在南方民用住宅中也得到了应用 89 。薇 3 低辐射镀膜玻璃瞧低辐射镀膜玻璃是一种对波长范围是4.5-25um的中远红外线有较高反射比的镀膜玻璃5。袅 3.1 低辐射玻璃的节能原理衿 材料表面对任意波长的发射率与黑体表面的发射率之比称之为该材料的发射率， 根据基尔霍夫定律， 相同温度下材料的发射率与吸收率相等。 据此可知良好的吸收体也是良

11、好的发射体。由于玻璃不透红外，因此玻璃对红外波段的电磁波只有吸收和反射。设R为玻璃表面对电磁辐射的反射率，1-R则为吸收率。？表示玻璃表面的辐射率，根据以上定律显然有艿 ?=1-R肄此式表明对红外辐射具有高反射率的材料也就具有低的辐射率，反射率越高，辐射率越低 10。箍低辐射膜本质上是一种透明导电膜，在可见光波段有良好的透光性，对红外光有很高的 反射性，它的光学特性与电学性能密切相关11。方当电磁波射入散射体，由于电磁波的磁场作用，在散射体的表面层，垂直于磁场方向会产生感生电流。这种感生电流形成波源， 在感应电流周围连续发出磁场和与其垂直的感生 电场。这种向电磁波到来方向辐射的现象就是电磁波的

12、反射。导体中的电子密度由于热的波动而产生稀疏部分，发生使其还原状态的电场。凭借这种电场，电子向密度小的地方移动。但是由于惯性，电子会产生振动，这就是等离子体振动。蟆由Drude理论12可知，自由电子吸收的最大等离子波长可用下式表示：2)/2。一./ Ne2-2a co (;E；lm索式中N是自由电子浓度， 小§分别是真空介电常数和薄膜的高频介电常数，伪阻尼系数，丫 =e/m*w凶自由载流子迁移率， m*为导带中自由电子有效质量，e为电子电荷。不对光波起截止作用，位于可见近红外光处。膜对波长较大的波段（ 入pO高反射；对波长较小的波 段（K %）高透射。红外反射分光曲线从接近灰的短波长

13、端向长波长端呈迅速上升趋势，值越大，其上升速度就越快，曲线坡度越陡。这种低频和高频反射率情况的突变为等离子共 振。在光波高频或短波辐射的情况下，由于电场变化太快，等离子体跟不上响应，因此出现对可见光波段的透过。 而在低频或长波长辐射情况下，电场变化较慢，等离子体对电场有响应，因此对红外反射的就高。蚁低辐射薄膜玻璃对中远红外具有双向反射作用，既可阻止室外的热辐射进入室内，又可以将室内物体产生的热能反射回来，从而降低玻璃的传热系数，这种玻璃对中远红外的辐射率极低，最低可达到0.04,故对中远红外光区有较高的反射率，可以防止玻璃吸热后升温以辐射等形式向外散热， 从而达到节能的效果。 可以在寒冷的季节

14、或地区阻止室内物体的黑体 辐射通过门窗耗散，达到保暖的目的。詹3.2低辐射膜的膜层结构与材料蟆低辐射薄膜主要有两种类型，一种是以电介质/贵金属/电介质为主构成的多层复合薄膜,另一种是以宽禁带半导体为主的单层透明导电薄膜1。月13.2.1电介质/金属/电介质多层复合低辐射玻璃建以电介质/金属/电介质为主的多层复合低辐射膜玻璃己成为目前世界上最为广泛使 用的低辐射玻璃。主要有离线生产膜和在线生产膜。赣目前离线的低辐射镀膜玻璃一般采用真空溅射法生产。这种低辐射玻璃的基本结构如图3-1 所示13英充外层介质膜蚀蒙功能膜筮第A层介质膜甘膏玻璃康图3-1离线低辐射膜系的基本结构图蜩（1）第一层介质膜一般是

15、绝缘膜。一般采用锡、钛或锌的氧化物（SnO2、丁。2、ZnOx）或氮化硅（SiNx）,这层膜具有防止日光中可见光和红外线部分的反射，调节膜的光学性能；同时提高了功能膜与玻璃表面的附着力 14-17。肆（2）功能膜金属层在多层低辐射体系中起关键作用，它决定整个膜系的辐射率，并直接影响膜系的透射比和反射比18。一般采用金、银、铜、铝等金属元素作为该层膜的材料。从 生产成本考虑，用银、铜、铝更经济些。银的抗氧化性比铜、铝好些，通常用银做该金属层 的材料，但由于银膜质地软，易划伤，且与玻璃基板的结合力差，加上在空气中易受水气腐蚀，因此银膜两侧需加介质层起保护作用。该层膜是长波热能最好的反射体，也是决定

16、低辐射玻璃透过率和和反射率的重要膜层之一，它可以把室内的热量反射回去，也可以减少阳光中的有破坏性作用的紫外线进入室内。蔻（3）外层介质膜是金属氧化物膜或类似的绝缘膜，它是减反射膜，也是一层保护膜。在可见光和近红外太阳能光谱中起减反射作用，以提高太阳能透射比， 同时保护银膜，提高膜系的物化性能。另外在银膜和外层介质膜之间通常加入很薄的一层金属或合金膜（如Ti或NiCr等）作为遮蔽层19,其作用是防止银氧化而失去低辐射功能。蒂适当设计第一层、外层介质膜的不同折射率和光学厚度，使膜面减反射，能够使可见光 的透射率得到提高，同时又对银膜具有保护作用.对低辐射膜进行光学设计，使辐射率接近理论极限。薄离线

17、低辐射膜膜系结构主要有如下两类：袄（1）单银低辐射膜系1薄它是在膜系中只有一层银功能薄膜，制作中由一层银功能膜和各种介质膜组成。许多单 银低辐射膜系均采用氧化锌作为介质膜，因为锌的溅射率高，而且价格低廉，但氧化锌膜层的牢固度不够理想，因此在其外层再沉积一层薄薄的氧化钛（丁。2）作为保护膜。以往也有用二氧化锡（SnO2）作为介质膜的低辐射产品，牢固度同样较差。为了改善和提高膜的牢固 性能，现在已采用更硬的抗氧化材料，如氮化硅和氧化钛作介质膜。不同材料作介质膜，生 产的低辐射玻璃的性能有差别，如锡氧基膜系产品的可见光透射比可达到80%-84%,锌氧基芾 SiNx«<Ag膜系产品更高

18、，可达到 87%,而硅氮基膜系产品比较低些。如图 3-2,是典型的单银低辐射 结构。一SnO-STN-墨-Si-N -Ag-.赚AgSnO荒 奠 蜗 鬟 希 H 菽 莅 募 希 W(e)膜系5芨(a)膜系1( b)膜系2( c)膜系3( d)膜系4蔽盆图3-2单银低辐射膜系结构德(2)双银低辐射膜系腿双银膜系至少包括5层(一般5-7层)功能不同的氧化物或金属膜层。如图 3-3是典型的双 银低辐射玻璃结构。每个膜层的厚度及均匀性对整个膜系性能影响更灵敏。双银比单银的性能优越的多，它不仅有良好的低辐射率，整个膜系的辐射降至银的理论极限值；同时还具有较高的可见光透射比、较低的传热系数，较低的太阳光透

19、射比。蚂 蜘 蚁 肇 芈 莆 建 蛰 肇 藻 募薄薄薄(b)膜系2羁图3-3双银Low-E膜系蛔(a)腺系1芨妍因此，双银低辐射玻璃在冬季具有良好的隔热保温效果，在夏季又有良好的太阳能遮蔽 作用，可广泛用于中、高纬度地区嵋在线低辐射镀膜玻璃一般通过在线化学气相沉积法。是在浮法玻璃生产线上生产玻璃的同时在锡槽内进行镀膜的。由于此时的玻璃处在高温状态，保持新鲜状态，具有较强的反应活性，膜层同玻璃之间的结合是通过化学键结合的，因此同玻璃的结合很牢固，膜层全部由半导体氧化物构成，具有很好的化学稳定性和热稳定性。前在线低辐射玻璃的膜层是由三层氧化物构成的如下图3-41衿第三层d肄图3-4在线Low-E玻

20、璃膜层结构箍第一层为加氟的二氧化锡，其主体成分与玻璃 的哪林廖d能有效阻止玻璃体内碱金属离子的析 出；第二层为氧化物过渡层，其主要功能是调节膜层的颜色和太阳光的透过率，通过调整该膜层的系数，可生产出适用于北方的可见光高透型 低辐射玻璃和较低遮阳系数的阳光控制低辐射玻璃两种产品；第三层为二氧化硅半导体功能膜，该层是低辐射玻璃膜层的主要结构，能够极大地降低玻璃表面的辐射率，一般可使玻璃表面的辐射率控制在0.1以下。方一般各膜层厚度应控制在以下范围：业Ml0nm<d1<50nm赣 20nm<d2<200nm* 80nm<d3<200nm蚁介质层/功能层/介质层为主

21、的多层复合低辐射镀膜玻璃已成为目前世界上最为广泛使用的低辐射玻璃，其膜层材料通常采用真空磁控溅射法制得，相比于半导体单层膜，它具有更优异的低辐射性能，辐射率一般小于0.15,但其设备投入大，原料价格昂贵，生产成本高，难以普及，多用于高档建筑、宾馆和写字楼等。行3.2.2半导体单层低辐射薄膜蟆半导体单层低辐射薄膜材料主要为具有可见光高透射、红外光高反射性能的半导体材料。掺杂宽禁带半导体如 SnO2、皿2。3、Cd。、ZnO和Cd2SnO4等具有这种性能，得到较为广 泛的研究2°。这些材料都属于N型半导体，其载流子浓度 N一般为1018102°cm-3,处于简并 或接近简并状态

22、，霍尔迁移率田为10-100cm2/(v s)左右，由离子化杂质的扩散状况而定，电阻率大约为10-310-4Ccm,但如杂质含量超过一定值就会损害膜的结晶性，反而导致载流子浓度N和霍尔迁移率 阳的减少，电阻率增大，低辐射性能受到破坏21。氮化钛由于具有较好 的光学性能，目前也成为低辐射材料的研究热点。艘SnO2薄膜是较早投入商业使用的透明导电材料，主要有SnO2、 SnO2： Sb、 SnO2： F. 一氧化锡是nil宽能隙半导体，禁带宽度约为3.5-4eV,等离子边位于3.2um处，折射率约为222。 SnO2薄膜与玻璃基片的附着性好，莫氏硬度高，且化学稳定性好。纯SnO2膜的电阻通常较高，

23、其载流子浓度由氧空位决定，并且较难控制.一般通过在SnO2中掺人少量Sb、F、In或P冷离子来降低SnO2的电阻率并保持其良好的可见光透过率23-25。其中SnO2：F和SnO2：Sb两种掺杂体系表现出较优异的电学和光学性能26。一般而言，SnO2薄膜在可见光区的透射率大于80%,在红外区的反射率同薄膜中载流子浓度有关27。建In2O3及其掺杂体系是研究最多的一种透明导电材料，In2O3薄膜已经得到大规模的工业化生产和应用。除了早期被广泛使用的喷涂热解法外，溅射镀膜是最具竞争力的方法，生产线在工业化中也已经完全得到规模化的应用。氧化锡锢即ITO(In 2O3： SnO2)具有优异的光学性能，在

24、550nm波长处对可见光的透过率可达85%以上；低的电阻率(10-510-3建cm)；较宽的能隙(Eg=3.5eV-4.3eV);红外反射率大于80%;紫外吸收率大于85%,同时还具有较高的 硬度、耐磨性22。但是由于In是稀有金属，生产ITO低辐射膜的成本很高。赣ZnO及其掺杂体系薄膜研究近来非常活跃。尽管目前ITO薄膜仍是大规模使用的透明导电材料，但考虑到性价比，人们力图寻找一种价格低廉且性能优异的ITO替换材料。其中氧化锌掺杂体系无疑是最具竞争力的透明导电材料。ZnO价格便宜，成膜性好，生产成本低，但ZnO膜的抗腐蚀性较差，这就大大限制了该膜的应用。在ZnO中掺杂Ga、Al、In、或F离

25、子能改善ZnO膜的光学、电学性能2829。薄Cd 2SnO4具有优异的电学及光学性能的透明导电材料，其优良指数要高于其他透明导电材料，但对他的研究明显不如SnO2、皿2。3、IT。等深入和系统，对于 Cd2SnO4体系而言，如何得到结晶性能好、纯度较高的Cd2SnO4薄膜是制备的关键。因此目前的研究主要集中在对其组织结构和相成分分析上 22。充TiN是近年来研究的新型宽禁带半导体材料，氮化钛其禁带宽度为3.35-3.45eV,是一种性能优异、极具发展潜力和广泛应用前景的化合物。TiN薄膜具有优良的电学性能和光学性能。在光学上，TiN薄膜在可见光光谱范围内与金属类似，因此氮化钛薄膜可以用来做节能

26、 窗。它是一种阳光控制型的低辐射薄膜材料，既具有低辐射的功能(中远红外高反射)又有部分阳光控制功能(可见光透过率高)的节能玻璃，但是它不能反射近红外的热能，即无隔 热功能。TiN的耐候性较好。目前研究出兼具自清洁功能的低辐射薄膜。制备同时具备节能 和环保的玻璃30。景4变色节能玻璃蚕变色节能玻璃是指在比如光照或通过低压电流，表面施压等条件下能够改变颜色，且随外能的变化而变化，当施加外能消失后又可逆的自动恢复到初始状态的玻璃，也叫调光玻璃。这种玻璃随环境改变自身的透过特性，可以实现对太阳辐射能量的有效控制，从而满足节能要求1。#目前研究较多的变色玻璃主要有热致变色玻璃、电致致变色玻璃量4.1电致

27、变色玻璃蚀电致变色玻璃是指在改变电流的大小可以调节透光率，实现从透明到不透明的调光作用的智能型高档功能玻璃1。电致变色玻璃中的电致变色材料在电场作用下具有光吸收透过 的可调性，可选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，可减少办公大楼和民用住宅等建筑物在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须耗费的大量能源。筮4.1.1电致变色玻璃结构勘电致变色玻璃的结构如图4-1 31康图4-1电致变色玻璃结构示意图蜘肆电致变色玻璃的典型结构如图，其中 Transparent conductor为透明导电层作用是与集体玻璃构成导电玻璃。蔻Electrochromic film为电致变色层，在外电场作用下，由于层

28、中离子注入或抽出，使得整 个组合发生无色和着色变化。电致变色层的变色材料大致可以分为无机电致变色材料和有机 电致变色材料。无机电致变色材料主要有无机过渡金属氧化物32。有机电致变色材料主要有紫精类化合物，聚苯胺和例系配化菁等）。目前研究和应用的最普遍的是过渡金属氧化物， 由于过渡金属氧化物中金属离子的电子层结构不稳定，在一定条件下价态发生可逆转变，形成混合价态离子共存状态随着离子价态和浓度的变化，颜色也随之发生变化33。常用的无机变色材料有氧化鸨，氧化馍，氧化铝及IrOx等34-35。蒂Ion storage为离子储存层，它起平衡离子作用，用以提供和存储变色所需的离子，电致 变色层和离子储存层

29、允许离子和电子通过，必须同时具有高的离子电导率和电子电导率薄Ion conductor为离子导体层，只允许离子通过，用以传导变色过程中的离子。有使用价值 的是无机固体电介质，其离子迁移原理是利用晶格空位或缺陷构成通道传输离子。袄用于电致变色玻璃的离子储存层应为电致变色层的颜色互补，即成为第二电致变色层。这样当电致变色层出于消色状态时，第二电致变色层也处于消色状态；这样当电致变色层出于着色状态时，第二电致变色层也处于着色状态；由此可增大调光和调热范围，应用较多的电致变色材料组合有 WO 3/IrO 2、WO 3/NiO、WO3/PB等36薄在众多电致变色材料中，阴极变色非晶氧化鸨的研究最趋于实用

30、，反电极一般采用与电 致变色层互补的另一种电致变色材料，即如果变色层为阴极电致变色材料时，则反电极用阳极电致变色材料。在外加电压作用下，阴极和阳极将会同时着色的褪色，从而使着色态颜色更深而褪色太透过率更高。寻找与阴极变色非晶氧化鸨的互补材料且比NiO更加易得和廉价材料是电致变色玻璃的研究课题。袂4.1.2电致变色玻璃变色机理踊关于电致变色玻璃的变色机理有很多理论，其中双注理论基本得到认同。该理论认为， 变色时电致变色玻璃中的离子和电子注入或抽出而产生的。当在玻璃的导电层加上正相直流电压后，离子储存层的离子被抽出，通过离子导体，进入电色层，引起电色层变色，实现无 功耗记忆。当加上反向电压后， 电

31、色层中的离子被抽出，而后又进入储存层，玻璃恢复透明状态1.科无机电致变色材料按着色机制又可分为氧化态下无色、还原态下着色的阴极电致变色材 料（如氧化鸨）和还原态下无色、氧化态下着色的阳极电致变色材料如（氧化馍）。妨当电致变色材料处于阴极而致色时称为阴极致色，其电化学反应式37为：量MOy+xA+xe-AxMOy蚀 C 自期当电致变色材料处于阳极而致色时则为阳极致色。其电化学反应式为：螂AxMOyMOy+xA +xe-葭， 4搦目膈或 MOy+xB-xe-BxMOy裂式中；A+为正离子，如H+, Li+, Ag+等；腿B-为负离子，如F-, CN-, OH-等；神M为金属元素（X x<lo

32、曹理想的电致变色玻璃其透射率和反射率在0-100%范围内连续可调，记忆能力大于 24h,响应时间小于60s,循环工作周数大于105次（相当于工作寿命15-20年），离子电导率大于10-6S/cm,电子电阻率大于1012?.cm。蠢4.2热致变色玻璃膂热致变色玻璃是在普通玻璃上镀上一层热致变色材料而构成1 。目前人们已经开发出了无机、 有机、 聚合物以及生物大分子等各种能可逆热致变色材料。 但是对于变色玻璃来说，变色温度要处于低温区才具有实用价值。 在众多可逆的热致变色材料中， 以钒的氧化物为基础的薄膜涂层是人们研究的热点。芨4.2.1 VO2薄膜特点芾VO 2是一种典型的过渡金属氧化物，它在T

33、c = 68 c左右发生低温半导体态到高温金属态的转变。 当温度低于68 时， 呈单斜晶系结构， 在沿着氧八面体和相邻两个八面体共边连接成长链的方向形成 V-V键，每个钮原子的d电子都定域于这些 V-V键上，此时沿G由方向上VO2不具有金属的导电性，因此低温态时样品电阻大， 红外反射率低； 当温度高于68 时， 转变为四方金红石结构，钮原子中的d电子可在V-O八面体中自由运动，自由电子密度增大，电磁波入射引起全部自由电子发生振荡。由于入射波的频率远远小于电子的振荡频率，电子在1个振荡周期内不能把所接受的所有辐射能量都传递给晶格，因此在红外线范围内吸收率降低，绝大部分红外线范围内的辐射都被反射回

34、去，红外反射率提高 38 。肃 在可逆过程中，主要是调节相变前后光学性能的改变主要发生在红外区域，在可见光区 域变化很小蒲4.2.2 VO2薄膜节能原理聿在相变温度前后，VO薄膜的光学特性发生明显的变化。温度高于68c时，薄膜对红外波段的光透过率急剧降低、 反射率增大， 从而可以有效的阻挡红外线的进入， 避免温度继续上 升。从而大大减少空调制冷负荷室温附近。当温度下降到68c时，VO薄膜提高对红外线的透过率，提高室内的温度。减少采暖用能。噩4.2.3技术难点 肃 节能效率问题蜜V0 2的热色效应主要发生在红外区域，理论上，节能效率很难高于50%,实际情况是远低于这个数值：50nmiV02薄膜，节