【中玻網(wǎng)】智能窗是一種由玻璃或其它透明材料等基材和調(diào)光材料所組成的調(diào)光智能器件，在一定的物理條件下（如光照、電場、溫度），這種器件發(fā)生著色或褪色反應(yīng)，改變自身的顏色狀態(tài)，從而有選擇性地吸收或反射外界的熱輻射和阻止內(nèi)部熱擴散，達到調(diào)節(jié)光強度和室內(nèi)溫度的目，從而達到節(jié)能的目的。智能窗按其激勵方式可分為：熱致變色、光致變色、電致變色3大類。電致變色是指在外加電場的作用下，材料的光學(xué)性能發(fā)生連續(xù)可逆變化的現(xiàn)象。本文要點研究電致變色智能窗中的全固態(tài)電解質(zhì)電致變色智能窗。

　　（1）電致變色按其材料類型可分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色和無機電致變色。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系電致變色材料是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系材料復(fù)合而成，其制備工藝復(fù)雜，不耐紫外線照射，化學(xué)穩(wěn)定性不高，不易被工業(yè)化接受。通常可用作無機電致變色材料的是元素周期表中的過渡金屬元素的氧化物，在陰較著色材料中，研究更充分、更完全的要數(shù)WO3。

　　（2）無機電致變色智能窗是在透明玻璃基底上，依次沉積透明導(dǎo)電層（TC），電致變色層（EC），離子導(dǎo)電層（IC），離子儲存層（IS）和透明導(dǎo)電層（TC）的5層結(jié)構(gòu)。如圖1所示。

圖1    無機電致變色智能窗結(jié)構(gòu)示意圖

　　（3）全固態(tài)電解質(zhì)電致變色智能窗：如圖1所示，無機電致變色智能窗的離子導(dǎo)電層材料可為液態(tài)、凝膠態(tài)和全固態(tài)。

　　本文研究互補五層型全固態(tài)電解質(zhì)電致變色智能窗，采用磁控濺射直流反應(yīng)濺射法制備各層薄膜。膜層結(jié)構(gòu)中的TCO層為TC層；WO3層為EC層，也就是電致變色層，非晶態(tài)的WO3是無色的，當有離子注入時，就會著色變成藍色；LiTaO3為IC層，也就是離子導(dǎo)體層，也被稱為電解質(zhì)層，它只允許離子通過，用作傳導(dǎo)變色過程中的離子；NiOx為IS層，也就是離子儲存層，也可稱為對電較層，由于它與WO3具有相反的著色效應(yīng)，它是電致變色層中注入離子的提供者，起到平衡離子的作用。

　　（4）全固態(tài)電解質(zhì)電致變色薄膜的制備：本文利用直流反應(yīng)濺射鍍制各膜層，采用10Ω的TCO玻璃作為基片，利用臥式鍍膜機，分別制備WO3、LiTaO3、NiOx、ITO薄膜，研究其性能，找出合適的厚度，確定復(fù)合膜層的各層厚度及工藝。

表1各薄層工藝

　　由于全固態(tài)電解質(zhì)電致變色薄膜與傳統(tǒng)的液態(tài)及凝膠態(tài)電致變色薄膜的主要區(qū)別在于電解質(zhì)材料，本文要點研究用磁控濺射法制備的LiTaO3薄膜的性能。LiTaO3薄膜SEM分析：從圖2中可以看出，雖然為常溫濺射，LiTaO3薄膜表面的顆粒度較小，結(jié)構(gòu)致密。

圖2    LiTaO3薄膜SEM圖

　　LiTaO3薄膜光學(xué)性能測試：圖3為UV3600測得850 nm厚的LiTaO3薄膜的可見光光譜，從圖中可以看出，LiTaO3薄膜具有較高的可見光透過率，可達到95%以上。

圖3    LiTaO3薄膜可見光光譜

　　（5）LiTaO3薄膜厚度對復(fù)合膜層組裝器件的影響：在保證ITO、WO3、NiOx厚度不變的情況下，改變LiTaO3的厚度，研究其與上述薄膜復(fù)合后對整個器件在可見光范圍內(nèi)透過率的變化見圖4、圖5。

（a）

（b）

圖4    不同LiTaO3膜厚組裝器件的SEM圖

　　圖4（a）中LiTaO3薄膜厚度為850 nm，圖4（b）中LiTaO3薄膜厚度為500 nm。

（a）

（b）

圖5    不同LiTaO3膜厚組裝器件的可見光光譜

　　圖5中（a）（b）分別對應(yīng)圖4（a）（b）的可見光光譜。從圖5可發(fā)現(xiàn)，在LiTaO3薄膜850 nm時，漂白-著色可見光透過率可調(diào)制范圍可達到55%，而LiTaO3薄膜500 nm時，漂白-著色可見光透過率可調(diào)制范圍減少到40%。因此，LiTaO3薄膜的厚度對組件的可見光調(diào)制范圍有著關(guān)鍵影響。這是由于離子導(dǎo)電層越厚，將有越多的離子參與反應(yīng)，調(diào)制范圍就越寬。

　　通過一系列的實驗得出：全固態(tài)電解質(zhì)電致變色薄膜，可連續(xù)調(diào)整可見光透過率，可調(diào)整范圍達到55%，具有廣泛的應(yīng)用前景。該電致變色玻璃可廣泛應(yīng)用于汽車自變暗后視鏡、與低輻射鍍膜玻璃復(fù)合更進一步降低中空玻璃的U值及遮陽系數(shù)達到節(jié)能效果，更重要的是可主動地使幕墻玻璃的透過率在2%~60%之間調(diào)整，使建筑幕墻玻璃也實現(xiàn)智能化。