智能玻璃技术介绍 2020

智能玻璃技术介绍目录一、定义、应用范围与分类P2二、各种智能玻璃的原理、原料、优点与缺点

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三、电致变色玻璃主要应用P30

附表：《主流智能玻璃性能及节能数据对比表》一、定义&应用范围与分类智能玻璃定义：智能玻璃或可切换玻璃是指在电、光、热的作用下光的传播特性发生变化的玻璃.种类：电致变,光致变,热致变,悬浮粒子,微百叶，液晶等积极作用：节省了一部分制热，制冷与照明的能耗。为用户提供了随时的保护隐私需求。替代了遮阳帘或百叶窗，省去修理与维护的时间与费用。为用户提供了可调节的透明程度。其他还包括：减少碳排放和昂贵的门窗装饰。应用汽车建筑幕墙高铁航天船舶应用室内隔断会议室外窗门投影屏幕与触屏洗澡间温室-暖房家具分类主动节能被动节能电致变Electrochromic光致变Photochromic热致变Thermochromic液晶悬浮颗粒（美国）SPDElectrochromic(EC)微晶Nanocrystal微百叶（加拿大）Micro-blinds动态玻璃（美国）DynamicGlass气致变色（日本）GaschromicPDLCNCAP有机无机汽车，室内汽车、航天、室内汽车室外仍在实验室中二、工作原理-原料&优点与缺点常规Electrochromic原理（1）典型的阴极变色反应：WO3(透明)＋yM+＋ye-<--->MyWO3(蓝色)其中M=Li+,H+,Na+,Ag+等。典型的阳极变色反应：Ni(OH)2(透明)<---->NiOOH(铜色)＋H+＋e-智能玻璃—常规EC（Electrochromic）玻璃玻璃氧化铟锡电极氧化钨(变色层)离子传导层离子存储层氧化铟锡电极常规Electrochromic原理（2）智能玻璃—常规EC（Electrochromic）质子系统电解质离子存储层制造商应用Viologen紫精亚克力+有机物无Gentex汽车后视镜a-HxWO3Ta2O5NiO离子化合物Donnelly汽车卡车后视镜a-HxWO3Ta2O5IrxSnyO2:FNikon汽车后视镜a-HxWO3SiO2/金属WO3氧化钨Schott汽车后视镜a-HxWO3聚合物Polyaniline聚苯胺Toyota汽车玻璃a-HxWO3聚合物Polyaniline聚苯胺Dornier航空玻璃a-HxWO3Ploy-AMPS磺酸类聚合物CuGridPPG航空玻璃a-HxWO3Ta2O5五氧化二钽a-IrO2二氧化铱EIC宇航玻璃a-HxWO3a-PEOcopolymerRedoxPolymer电子交换聚合物LBL建筑玻璃目前国际市场上使用的EC系统及其制造商智能玻璃—常规EC（Electrochromic）锂离子系统电解质离子存储层制造商应用Viologen紫精LiClO4+聚碳酸酯PCPrussianBlueCentralGlass玻璃行业a-LixWO3金属氧化物NiO离子化合物Asahi旭硝子建筑玻璃a-LixWO3Li-PEOCeOx氧化铈圣戈班汽车玻璃a-LixWO3Li-B-SiOGlassLixCrO4EIC建筑玻璃a-LixWO3PPG-LiClO4-MMALiyV2O5ChalmersU.建筑玻璃a-LixWO3Li-PEONiO圣戈班汽车玻璃a-LixWO3LiNbO3LixCoO2Tufts建筑玻璃a-LixWO3modifieda-PEO离子存储层LBL建筑玻璃a-LixWO3Li-polymerLiV2O5NREL建筑玻璃目前国际市场上使用的EC系统及其制造商用于汽车行业的EC产品，一般使用寿命较短。智能玻璃—常规EC（Electrochromic）1．电极（透明导电玻璃ITO、FTO等如下图）；2．电极（可以为透明导电玻璃ITO、FTO等，在电致变色显示器件中，也可以用

其它的不透明电极材料）；3．封装材料；4．PEDOT：PSS阴极电致变色材料（如下图）；5．电荷传输层（电解质层）；6．离子存储层；7．电极引线（可用导电铜箔胶带、导电布胶带、银浆等）。智能玻璃—常规EC（Electrochromic）SPD悬浮粒子电致变原理应用温度范围：-40℃--120℃可应用于弯曲玻璃开闭循环次数：≥100万次可遮蔽可见光：Max99.5%切换时间：100-200ms颗粒为1μm针状颗粒，在不通电的情况下，均匀散乱的悬浮于有机溶液中。智能玻璃—SPD（

SuspendedParticleDevices）聚合物分散液晶PDLC聚合物分散液晶(PDLC)又叫液晶调光膜，是将低分子液晶（liquidcrystal，缩写为LC)与预聚物KuerUV65胶相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，它主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。

应用：光学调制器、热敏及压敏器件、电控玻璃、光阀、投影显示、电子书等方面获得广泛应用,90年代初首次应用于美国NASA的项目中作为调光玻璃。历史：上个世纪八十年代末，PDLC技术由美国德克萨斯州肯特大学发明并授权美国Polytronix,Inc.商业化量产液晶膜产品。最早液晶膜产品主要应用于夹层生产液晶调光玻璃，并于90年代初首次应用于美国NASA的项目中。PDLC膜目前是市场供应最为充足、容易购买且安装简易的电致变薄膜。智能玻璃—PDLC（PolymerDispersedLiquidCrystal）缺点：只有两种透光模式(通电透光和断电不透光)，没有记忆效果，必须保持通电，使用耗能高。通电透光：15ms断电遮光：300ms在断电的状态下，液晶微粒混合体为各向同性的，呈乳白半透明状，通电后微粒方向转为与电场相同，呈各向异性，而呈透明状。智能玻璃—PDLC（PolymerDispersedLiquidCrystal）DynamicGlass动态玻璃通过将金属氧化物气体喷进玻璃板来创造一个约1微米（头发宽度的2%）厚的陶瓷涂层，整个图层由5层陶瓷材料组成；通过翻转电极，锂离子与电子可以在两层电致变层之间来回移动，实现电致变效果。接线会与建筑物的中央管理系统相连以便接受其控制。控制电压低于5伏。耐用性超过15年，按照每天9次的切换，可以连续切换30年。优点：成本低，效率高，建筑应用案例广泛，寿命长，省电。智能玻璃—动态玻璃智能玻璃—动态玻璃动态玻璃采用与Low-E玻璃工艺相同的磁控溅射方式生产智能玻璃图层。左边的显示器是动态玻璃制作的实体实验，相邻的两个房间分别安装了Low-E玻璃与View智能玻璃，并在在两个房间安装了相同的耗能检测设备，通过数据技术处理，把检测数据同步显示于屏幕上。可以看到绿色的动态玻璃全年耗能明显低于Low-E玻璃智能玻璃—动态玻璃智能玻璃—动态玻璃微百叶Micro-Blinds原理采用磁控溅射法镀膜，然后再利用激光或蚀刻画出图案，形成一个个卷起的弹簧片。在静电力的作用下启动与关闭。类似电容结构。优点，省电，通过静电力控制，无需双ITO膜层作为辅助电极，反应快。智能玻璃—Micro-Blinds微百叶

Fig1a:镀膜工艺Fig1b:图案工艺Fig1c:蚀刻或激光雕花工艺基板1.与基板之间的隔离扩散阻挡层TiandTiNx。2.透明导电层ITO,SnO,ZnO,Ag或半透明积层Ti和Au。3.隔离层SiO2，SiN等绝缘材料。4.牺牲性的，辅助损耗层，也是锚点层Si或W。5.有表面收缩应力的镀层，可以是多层复合，应至

少包含一个导电层。智能玻璃—Micro-Blinds微百叶

气致变色Gaschromic透明状态镜子状态原理：该研究小组事先在两块玻璃之间加入了镁钙合金（Mg-Ca），以及作为催化剂的钯（Pd），这样就能使玻璃像镜子一样反射光；而再加入氢气的话，镁会与之反应而变成氢化镁（MgH2），使玻璃变回透明状态。此时，如果再加入氧气（O2），氧就会从MgH2中吸收H2而变成水（H2O），是玻璃再变回镜子状态。（由于H2使用不安全，仍在实验阶段）智能玻璃—气致变色（Gaschromic）纳米晶体可以阻挡紫外线或使其通过，而玻璃可以响应能量而从透明过渡到不透明，变暗或发光。最后，纳米晶体可以阻挡高达90％的紫外线和80％的可见光。用这种玻璃制成的窗户可以在三种模式之间转换：传统的智能窗户的标准明暗模式可以阻挡或让可见光进入，而凉爽的模式可以通过阻挡可穿透的不可见紫外线波长来节省电费。即使是智能玻璃窗也变黑了。微晶Nanocrystals智能玻璃—微晶（Nanocrystals）(手动)Smartershade原理采用偏振光贴膜的方法，内外片玻璃的条纹贴光导向垂直的薄膜，通过滑动其中一片玻璃实现导光与阻光的作用。(手动)VISTAMATIC原理无水充水TheSunValve阳光阀原理(水泵)开启时关闭时传统玻璃开启时关闭时在利用电致变色技术研发的彩色电子显示纸技术。彩色电子显示器三、电致变色主要应用类型电致变玻璃原理EC最大1350*3300最小0.2㎡耗电约1.5w/㎡电压DC24V(透明-不透明)变色时间20分钟寿命大于20年光学控制EIB/KNX,LCN,ViciOne,etal.透光区间15-55%SHGC太阳能总透过12-40%等效U值双玻1.1W/m2K三玻0.5W/m2K记忆效果变色无需电力维持，只需变换开关一次的电量电致变玻璃--液晶NCAP通电状态断电状态电压耗电Sc遮阳透光50-80%白色半透明20-120V20w/㎡0.63-0.79电致变玻璃--液晶PDLC通电状态断电状态电压耗电Sc遮阳透光50-80%白色半透明20-120V20w/㎡0.63-0.79NCAP与PDLC在原理上相似，但专利工艺不同的两种液晶电致变产品。液晶NCAPvs液晶PDLC

电致变玻璃--PDLC厚度0.5±0.02mm规格Upto1200mmx4000mm操作TransparentatpoweronOpaqueatpoweroff可见光透过>76%(ON)>50%(OFF)雾都<8%(ON)>90%(OFF)紫外线吸收率>95%红外线吸收率>80%切换时间<40milliseconds电压≤60VAC频率50/60Hz耗能<5W/m2(ON)操作温度

-20°C-70°C存储温度-15°C-50°C,<70%RH产品寿命应用于室内没有紫外线辐照时，可使用5万小时，每天8小时，可以使用17年。PDLC性能参数SPD玻璃能够通过改变夹层薄膜中的微粒的一致性来改变任何窗户的色调。在关电的情况下可以阻挡95%的热量，以及99.5%可见光。用户可以通过按钮来立即改变玻璃的通透程度。SPD的专利技术可以有效阻挡紫外或者红外线。不管玻璃是否是透明或着色玻璃。SPD还可以保持车内、家庭、办公室或艺术画作的凉爽和保护。SPD-智能玻璃可通过多种方式控制。如按钮，转钮，动作感应，光感，温控，Zuli智能插件(手机用)或其他智能方式进行控制。并且可以容易的整合入建筑控制系统。SPD简介电致变玻璃--SPD悬浮粒子可见光透过率最大阻挡99.96%可见光最大65%可见光通过紫外线阻挡最大阻挡400纳米以下高达99.9%紫外线高达65%紫外线通过(无法阻挡紫外线)太阳能控制黑暗状态:阻挡高达95%热量透明状态:高达57%热量通过中间状态无限可调反应时间1-3秒切换步调一致性完全一致最大功率消耗:最底1.8mA/ft2尺寸规格:长度：无限制宽度：最大1m(如果薄膜被密封，可做更大宽度)形状:任意基材:玻璃亚克力聚碳酸酯复合玻璃防弹、防暴风玻璃同样适用SPD性能参数电致变玻璃--SPD悬浮粒子2015年世博会(意大利)，美国馆的屋顶有312块非常大SPD面板。尺寸1000*3000。总用量：10000平方英尺。为目前世界上最大的智能玻璃屋顶。可以在数秒中从不透明变为透明，以及在两者之间的任意程度变化。美国馆的参观者也可以通过平板电脑对任意一块玻璃进行单独调节。SPD玻璃（主要应用于汽车玻璃）电致变玻璃--SPD悬浮粒子电致变玻璃--DynamicGlass动态玻璃智能玻璃的核心技术是电致变色。智能玻璃的制造首先要通过将金属氧化物气体喷进玻璃板来创造一个约1微米（头发宽度的2%）厚的陶瓷涂层，整个过程耗时约6—8小时；然后再铺上低压接线，之后再夹上一层玻璃板做成智能玻璃。接线会与建筑物的中央管理系统相连以便接受其控制。这是一个智能时代，智能手机、智能电视、智能手表，智能冰箱，甚至昨天还推出了智能电动牙刷，所以智能玻璃的出现似乎也不足为奇。View生产的玻璃其智能性体现在它可以根据外部环境动态调整玻璃颜色，从而避免光线刺眼，同时降低室内照明及空调的使用。而且View还提供有移动应用，用户可以通过应用或墙上的开关来人工调节玻璃的设置。电致变玻璃--DynamicGlass动态玻璃DynamicGlass动态玻璃：变色模式4中，透光1%-60%之间有4种程度，客户可以指定生产，断电状态为透明。ViewDynamicGlass-常规规格类型单腔/三腔形状矩形，梯形，三角形尺寸最大：1676*3048最小：356*356最大厚度：52斜角≥30外片6mm钢化，电致变镀层位于2号面。内片6、5、4mm,钢化或半钢化夹胶内片6mmclear/1.52PVB/6mmclear6mmclear/2.28PVB/6mmclear6mmsolarblue/1.52PVB/6mmclear6mmsolarblue/2.28PVB/6mmclear间隔条材料泡沫间隔条12.7mm、15.9mm密封材料一道丁基胶，二道结构胶或聚硫胶电致变玻璃--DynamicGlass动态玻璃电致变玻璃--DynamicGlass动态玻璃主要应用案例电致变玻璃--DynamicGlass动态玻璃动态玻璃的节能参数Clearw/SR2.0%Tvis%RfExt.%RbInt.%TsolSHGCU-factor%Tuv%Tdw-KClearState601614330.410.280.415Intermediatestate21810970.150.280.25Intermediatestate