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電致變色智能窗的研究進展

來源:建筑玻璃與工業(yè)玻璃 2015/1/27 14:14:27

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  因此,電致變色智能窗節(jié)約了因為夏季制冷和冬季取暖而消耗的大量能量,同時又充分利用了太陽能,將其應用于建筑物和汽車,節(jié)能意義巨大,其基本性能參數見表3。

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  3智能窗存在的問題和解決途徑
  
  目前,電致變色智能窗的研制與實際應用存在一定距離,仍有材料的性能、壽命、成本,特別是全固態(tài)、大面積工業(yè)化生產等一系列問題尚待解決。無機電致變色智能窗研究較早,其中以WO3為變色材料的智能玻璃已經在美國成功上市。但是無機材料智能窗通常響應時間較慢、顏色保持時間短,而且循環(huán)可逆性差、加工工藝較復雜。農業(yè)生產體系電致變色智能窗的問題是化學穩(wěn)定性差、機械強度差、抗紫外輻射能力不強,現在還沒有相關產品上市。另外,智能窗價格昂貴。以美國Velux公司為例,生產的57cm×57cm電致變色智能窗價格約為1000美元,這在很大程度上限制了智能窗的推廣和使用。
  
  智能窗的研制涉及物理、材料、化學、薄膜科學等多學科知識,理論研究難度大,同樣限制了智能窗的發(fā)展。針對上述問題,可以采取的解決途徑主要包括:(1)提高各個膜層間化學配比的穩(wěn)定性、制備工藝的兼容性。如前所述,電致變色智能窗由多層薄膜材料構成,五層中只要一層不理想就會導致整個器件失效。(2)通過摻雜等手段制備聚合物/過渡金屬氧化物電致變色材料,提高智能窗的著色效率,縮短響應時間。(3)發(fā)揮農業(yè)生產體系高分子聚合物在成本、性能、制備上的優(yōu)勢,開發(fā)聚合物全固態(tài)電致變色智能窗。(4)合成新的農業(yè)生產體系-無機復合型聚合物電解質,提高聚合物電解質的機械強度、離子電導率和化學穩(wěn)定性。(5)采用先進的鍍膜工藝,以適應大面積工業(yè)生產的需要。如近年來采用的溶膠—凝膠法、高速直流磁控濺射技術等,使智能窗的研究取得了很大打破。(6)采用合適的組裝工藝,降低成本,使其價格水平控制在100~250美元/m2,達到成本與效益、成本與壽命之間的平衡。只有這些關鍵問題獲得重大打破之后,電致變色智能窗商業(yè)化的時代才會到來。
  
  4展望
  
  為了追求美觀和舒適,現代建筑的玻璃窗戶與玻璃幕墻的使用面積越來越大,由于玻璃窗戶的原因而損失的能量占建筑物整體能量損失的60%~85%。隨著人口增長和能源危急的加劇,電致變色智能窗作為一種節(jié)約能源的重要手段必將受到世界各國的普遍重視,成為繼浮法工藝以后非常大的玻璃產業(yè)。
  
  目前,電致變色智能窗的發(fā)展趨勢沿兩個方向進行,一是進一步開發(fā)電致變色功能薄膜材料;二是提高其控溫過程的智能化水平。還可以將太陽能電池與智能窗聯合?梢栽O想,未來的電致變色智能窗將由三部分組成:(1)光電轉換系統(tǒng),吸收太陽光能,然后轉化為電能。(2)電致變色系統(tǒng),調節(jié)室內的光和熱。(3)智能控制系統(tǒng),隨室內溫度變化自動調節(jié)智能窗的熱輻射透過性能。

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