电致变色玻璃，又称调光玻璃，是变色玻璃中的另一大类。在当前科技日益进步的时代中，有着蓬勃的发展潜力。区别于凭借外部光照而变色的光致变色玻璃，电致变色玻璃通过外加电场的作用，使玻璃中的变色材料发生相应的物理或化学反应，从而改变自身对光线的吸收、反射和透过性能，实现颜色和透明度的可逆变化。
电致变色玻璃发展至今，经历了原理探索、理论研究、实体发明、技术更迭等多个发展阶段，着重于材料和技术方面的双重提升，不断解决在实际应用中出现的问题。从20世纪30年代开始，电致变色的原理和概念被陆续提出，而后相关理论和发明为后续的发展奠定了坚实的基础。
到了20世纪80年代末，电致变色的材料合成和器件制备成为日益活跃的研究领域，发展至今主要经历了三代技术更迭：
第一代为有机染料技术，多采用紫罗精或其他化合物作为变色材料，曾应用于波音787飞机舷窗的智能窗，但存在变色速度慢、功耗高、容易漏液、无法制作大尺寸以及曲面效果等问题；
![]()
某型飞机舷窗
第二代为无机金属氧化物技术，采用如三氧化钨、三氧化铝等材料，多用于智能建筑玻璃领域，但仍达不到较快的变色速度并且造价高昂；
![]()
三氧化钨
第三代为薄膜电致变色技术，采用柔性固态电致变色材料，用导电膜代替前两代的固态和液态介质，较好地解决了前两代存在的缺点。
![]()
柔性固态电致变色材料
目前，电致变色玻璃与夹层玻璃的结构相似，将电致变色材料夹于两层玻璃之间，但电致变色玻璃中间层所用的材料远比普通夹胶玻璃要复杂得多。根据所用材料的不同，可大致分为PDLC、LC、SPD、EC四种类型。
该种变色玻璃主要包含玻璃基板、PVB胶片、导电层、PDLC液晶薄膜等材料，通过在两片度有导电膜的薄膜中间夹入液晶薄膜或涂覆液晶材料，再通过夹层玻璃工艺进行生产。
其变色原理为物理调光，在断电（OFF）状态下，PDLC膜中的高分子液晶材料呈无序排列状态，阻挡光线穿透薄膜，这时PDLC玻璃是乳白色的不透明（透光而不透明）状态；在施加约45~60V电压后的通电（ON）状态下，电场作用下薄膜中间的液晶材料有序排列，可使光线能透过薄膜，这时玻璃是透明无色状态。
![]()
从功能上来说，此种玻璃只有透光和半透光两种状态，不可连续调节透明度，并且隔热、抗红外线、耐高温与耐低温的性能一般。但它变色速度较快，约0.1秒即可实现变色；可集成如超薄、隔音等多种功能；有白色雾化效果，从而有较好的隐私保护性，但不太适用于对视野清晰度要求较高的场景，应用环境会受到一定限制。
此种变色玻璃主要由镀有导电膜的玻璃基板、含有二向性染料分子的液晶材料这两部分构成，其变色原理基于电场对染料液晶分子的控制，与PDLC调光玻璃的相似。
未施加电压时，液晶分子呈无序排列状态，此时玻璃呈现浑浊、不透光的状态；施加约24~30V的电压后，液晶分子发生定向排列，使得玻璃变得透明；但区别于PDLC调光玻璃，此种玻璃在施加电压的过程中还可通过调节电压大小，控制液晶分子的排列程度，从而实现玻璃透明度的连续调节。
从功能上来说，此种玻璃也可实现秒级别的变色速度，但耐高温、耐低温和阻隔红外线的能力较弱，这取决于液晶材料自身热稳定性能等因素的影响。
该类型调光玻璃主要凭借将纳米级的悬浮材料涂覆在两片镀有导电膜的薄膜上实现变色，玻璃整体由玻璃基板、透明导电层、悬浮粒子涂层等构成。其变色原理也是与前两种玻璃类似的物理变色，涂层中的纳米粒子通过电场力的作用发生排列变化，从而改变玻璃颜色控制光线的透过率。
![]()
从功能上来说，其明暗程度可进行连续调节，响应时间非常快，通常在1~5秒钟，但耗电较多、颜色偏蓝严重、耐高温能力偏弱，还因为特殊的变色材料和结构等因素，需要施加110~220V的电压才能进行工作，因此需要配套更完善的安全措施，使用成本相对较高。
此种变色玻璃的中间层也包含着如透明导电层、电致变色层、离子传导层等复杂结构，其中电致变色层主要是利用真空磁控溅射镀膜工艺，将金属锂、钨等材料溅射到玻璃表面制备而成。
![]()
其变色原理为化学调光，在电致变色元件两端电极外加电压，离子在外加电压的电场作用下，迁入（或迁出）至电致变色层内，使电致变色材料的价数减少（或增加）。在达到平衡前，电致变色材料发生颜色变化；当达到平衡后，电致变色材料颜色变化达到稳定。
![]()
在功能优势上，EC调光玻璃可进行连续调节，雾度低于PCLD，拥有较为清晰的视野；隔热效果优于PDLC和SPD；能耗低于SPD。但EC调光玻璃响应时间非常慢，需要约1~2分钟甚至更久的时间。
虽然不同类型调光玻璃的原理和结构看起来大同小异，但在实际应用的过程中，其功能特性和应用场景也存在一定差异。本期大课堂到此告一段落，下一期将介绍调光玻璃的应用和前沿发展，敬请期待！如果您对其他玻璃知识感兴趣，同样欢迎您给我们建议留言！
来源：网络资料
整理：聚玻资讯
如需转载，请注明出处“@聚玻资讯”
