CN210270461U - 一种可低温使用的变色玻璃 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种可低温使用的变色玻璃，通常电加热玻璃可以实现除冰防雾功能，可以用于汽车、飞行器等窗户领域。而变色玻璃可以实现特定波段范围的调光效果，特别是结合阳光和温度数据的采集与反馈控制，可以实现自适应的调光，满足节能舒适的应用需求。由于低温下电致变色材料的性能严重下降，一般的电致变色玻璃使用的材料无法满足低温使用，同时可能出现低温冷缩无法保证器件的尺寸，也无法保证低温下的性能使用。本实用新型提供一种可低温使用的变色玻璃方案，将两种功能综合起来则除了具有原有的功能之外，还可以使得变色玻璃用于较低温度的特殊场景。

Description

一种可低温使用的变色玻璃

技术领域

本实用新型是一种可低温使用的变色玻璃，属于产品的结构技术领域。

背景技术

作为一种智能窗户玻璃，变色玻璃的特征是，在外界电压驱动下，玻璃体系的光透过性发生改变，外观上表现为颜色的变化。通过改变窗户的颜色，调控太阳光的入射量，大幅降低室内控温设备的能耗，从而提高能源利用率，同时还能提高室内舒适度。这些能源主要用于建筑物内部的供暖、散热、通风和电器等。常见的有悬浮粒子型、分散液晶型和基于电化学反应等三类电控变色玻璃。三种类型的电控变色玻璃在常温下使用性能较好，但低温下由于材料的迁移减慢甚至材料发生(不可逆)相变，因此针对低温条件下电控变色器件的应用很有必要。

美国专利US 9547212 B2公开了一种电致变色器件，它由电致变色堆栈层、支撑体以及两者之间的介电层和加热***。所加的介电层材料从SiO₂，SiN，TiO₂，AlN，Al₂O₃中选择，厚度优选0.2-2微米。加热元件通过较薄的介质层(0.2-2微米远比玻璃薄)与电致变色层直接接触则会严重影响变色效果。中国专利CN 106612618 A、美国专利US 9625783 B2和世界专利WO 2016019338 A2公开了一种电致变色装置，基于不同区域的电位差的差异，可以实现分区域选择性地加热电致变色装置的传导层的一个或多个特定区域。同时，不同的电位差也可以获得不同的玻璃透射率。虽然充分利用了器件的传导层，但传导层的不均匀变温可能导致器件无法正常工作，甚至报废。在小面积的交通工具后视镜应用方面，美国专利US 9776569 B2、US 7605348 B2、US 7605348 B2和US 8558141 B2公开了用于交通工具后视镜的回型加热元件，用于除雾除霜功能，但该装置整体没有透明的要求，仅用于加热。中国实用新型CN 204920685 U公开了一种具有电加热功能的中空玻璃，但这种玻璃没有变色功能。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提出一种可低温使用的变色玻璃，其目的是既保持了原有的加热玻璃所具有的除冰防雾功能，又保证了变色玻璃在低温的性能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种可低温使用的变色玻璃，其特征在于：该玻璃是由加热玻璃和变色玻璃叠加在一起构成，其中：加热玻璃包括加热玻璃衬底1和附着于加热玻璃衬底1上的透明加热膜层2，并通过加热玻璃用的直流电源3对透明加热膜层2进行加热；变色玻璃包括变色玻璃衬底4和附着于变色玻璃衬底4上的变色膜层5，并通过变色玻璃用的直流电源6对变色膜层5变色控制；透明加热膜层2与变色膜层5之间留有间隙7，间隙7内填充惰性气体，在加热玻璃和变色玻璃组合整体的周边通过密封层8密封，密封层8嵌装在框架9内。

进一步，加热玻璃衬底1或变色玻璃衬底4为层合玻璃或中空玻璃。

进一步，加热玻璃衬底1所使用的玻璃材料为钙钠系无机玻璃、铝硅系无机玻璃、硼硅系无机玻璃、亚克力玻璃或聚碳酸酯玻璃，中间胶合层材料为聚氨酯材料、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯醇缩丁醛；加热玻璃衬底1的厚度为0.5mm～10mm。

进一步，加热玻璃衬底1或变色玻璃衬底4为曲面或平面玻璃。

进一步，透明加热膜层2的材料为锡掺杂的氧化铟、氧化铟锌、铝或镓掺杂的氧化锌、氟掺杂的氧化锡、金属网格、石墨烯、碳纳米管或高导电金属纳米线；透明加热膜层2的厚度为10nm～1μm。

进一步，在透明加热膜层2贴装热电偶。当温度低于室温时，启动加热玻璃用的直流电源3对透明加热膜层2进行加热。

进一步，变色膜层5是基于氧化还原反应的全固态多层薄膜电致变色体系。

进一步，变色膜层5是使用液态或凝胶态的离子导电材料的电致变色体系。

进一步，变色膜层5是封装起来的液晶材料，通过变色玻璃用的直流电源6对其施加电压。

本实用新型方案的特点及优点：

本实用新型针对电致变色玻璃低温(如-30℃)无法使用或性能严重下降的情形，将具有除冰防雾的电加热玻璃与多种工作原理的电致变色玻璃集成，共用中间惰性气氛中空腔，实现了电致变色玻璃的低温使用，并使用反馈控制实现了电加热***的自动运行。本实用新型的优点是将低温环境中玻璃除冰防雾功能合电致变色功能集成起来，便于电致变色玻璃在寒冷气候的汽车、列车等交通和建筑等领域的应用。

附图说明

图1为本实用新型公开的可低温使用的电致变色玻璃装置示意图

图2为本实用新型公开的一种使用液晶调光的变色玻璃结构示意图

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

本实用新型针对电致变色玻璃无法低温使用或者低温使用时变色反应较慢的情形，提出一种可低温使用的电致变色玻璃***。

实施例1：

选择1500mm*800mm*5mm钙钠玻璃作为加热玻璃衬底1，使用异丙醇、洗涤灵等多次洗涤完毕后装入磁控溅射镀膜机中，使用条形ITO靶材和直流电源，在功率5kW，腔内加热至400℃，气压为0.5Pa时镀制1小时。镀完取出镀膜机，表面形成可加热的透明加热膜层2，在玻璃边缘引出加热所用电极，并贴装热电偶用作温度测试装置；

在另一块1500mm*8000mm*5.5mm的经过离子交换化学强化的铝硅玻璃作为变色玻璃衬底4，使用异丙醇、洗涤灵等多次洗涤完毕后装入磁控溅射镀膜机中，依次镀制透明电极ITO、电致变色层WO_x、离子传导层LiNbO₃、离子储存层嵌锂的NiO、另一个透明电极ITO。表面形成变色膜层5，镀完取出封入真空装置，避免空气中水汽侵蚀。使用导电胶将电极汇流到两处并引出。

在手套箱中，前述的两种玻璃镀有膜层的一面相对放置，即透明加热膜层2和变色膜层5，使用密封材料如硅酮胶将其封成中空结构，即间隙7，并使用密封层8密封，再用铝合金的框架9稳定中空结构，并用螺栓固定。至此，可低温使用的电致变色玻璃制作完成。其结构如图1所示。

实施例2：

选择两片350mm*250mm*3mm铝硅玻璃，使用异丙醇、洗涤灵等多次洗涤完毕，选一片装入磁控溅射镀膜机中，使用小型条形氧化铟锡靶材和直流脉冲电源，在功率5kW，脉冲为5kHz，反转时间4μs，腔内加热至400℃，气压为0.5Pa时镀制1小时。镀完取出镀膜机，玻璃表面形成可加热的透明加热膜层(2)。镀完取出，在净化间环境中，将镀膜玻璃和未镀膜的另一片玻璃中间贴装聚氨酯胶膜，厚度约1mm，在热压罐中使用100℃，4个大气压保持2小时热压层合，即加热玻璃衬底1为层合玻璃，在玻璃边缘引出加热所用电极，并贴装热电偶用作温度测试装置。

选两块350mm*250mm*3mm的亚克力玻璃(11)作为衬底，使用异丙醇、洗涤灵等多次洗涤完毕。将等宽约0.05mm厚的PET薄膜(13)装入卷绕式磁控溅射镀膜机中，使用直流电源和条形靶镀制透明电极ITO(14)，镀完取出做150℃保温老化处理，然后裁取350mm*250mm大小的两片。使用约1mm厚乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜(12)将亚力克玻璃与无ITO一面热压层合，使用导电胶将电极汇流到两处并引出。使用光固化密封材料(10)将两片玻璃封装为中空结构，向空腔灌入被分散液晶分子液体，即悬浮粒子液晶(15)，确保没有气泡。此玻璃需要一直通电才能保持透明。此结构如图2所示。

在手套箱中，前述的两种玻璃镀有膜层的一面相对放置，使用密封材料如硅酮胶将其封成中空结构，并使用铝合金框架稳定中空结构。至此，可低温使用的电致变色玻璃制作完成。

实施例3：

选择350mm*250mm*1.3mm钙钠玻璃作为加热玻璃衬底1，使用异丙醇、洗涤灵等多次洗涤完毕后装入磁控溅射镀膜机中，使用条形ITO靶材和直流电源，在功率5kW，腔内加热至400℃，气压为0.5Pa时镀制1小时。镀完取出镀膜机，玻璃表面形成可加热的透明加热膜层2。在玻璃边缘引出加热所用电极，并贴装热电偶用作温度测试装置。

选择两块350mm*250mm*1.3mm的经过离子交换化学强化的铝硅玻璃作为变色玻璃衬底4，使用异丙醇、洗涤灵等多次洗涤完毕后装入磁控溅射镀膜机中，在其中一块玻璃上依次镀制透明电极ITO和电致变色层WO_x，在另一块玻璃上依次镀制透明电极ITO和离子储存层嵌锂的NiWO、另一个透明电极ITO。表面形成变色膜层5，镀完取出封入密封袋，避免空气中水汽侵蚀。使用导电胶将电极汇流到两处并引出。在手套箱中使用光固化密封材料将两片玻璃封装为中空结构，将使用EC+DMC为溶剂、浓度1mol/L的溶解有LiPF₆的液态电解液装入空腔，确保没有气泡。

在手套箱中，前述的两种玻璃镀有膜层的一面相对放置，使用密封材料如硅酮胶将其封成中空结构，并使用铝镁合金框架稳定中空结构。至此，可低温使用的电致变色玻璃制作完成。

当温度低于室温时，开启加热玻璃用直流电源3在实现除冰防雾的功能的同时，亦可保证变色玻璃处于较高的问题，可以正常工作，实现变色。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种可低温使用的变色玻璃，其特征在于：该玻璃是由加热玻璃和变色玻璃叠加在一起构成，其中：加热玻璃包括加热玻璃衬底(1)和附着于加热玻璃衬底(1)上的透明加热膜层(2)，并通过加热玻璃用的直流电源(3)对透明加热膜层(2)进行加热；变色玻璃包括变色玻璃衬底(4)和附着于变色玻璃衬底(4)上的变色膜层(5)，并通过变色玻璃用的直流电源(6)对变色膜层(5)变色控制；透明加热膜层(2)与变色膜层(5)之间留有间隙(7)，间隙(7)内填充惰性气体，在加热玻璃和变色玻璃组合整体的周边通过密封层(8)密封，密封层(8)嵌装在框架(9)内。

2.根据权利要求1所述的可低温使用的变色玻璃，其特征在于：加热玻璃衬底(1)或变色玻璃衬底(4)为层合玻璃或中空玻璃。

3.根据权利要求1或2所述的可低温使用的变色玻璃，其特征在于：加热玻璃衬底(1)所使用的玻璃材料为钙钠系无机玻璃、铝硅系无机玻璃、硼硅系无机玻璃、亚克力玻璃或聚碳酸酯玻璃，中间胶合层材料为聚氨酯材料、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯醇缩丁醛；加热玻璃衬底(1)的厚度为0.5mm～10mm。

4.根据权利要求1所述的可低温使用的变色玻璃，其特征在于：加热玻璃衬底(1)和变色玻璃衬底(4)为曲面或平面玻璃。

5.根据权利要求1所述的可低温使用的变色玻璃，其特征在于：在透明加热膜层(2)贴装热电偶，当温度低于室温时，启动加热玻璃用的直流电源(3)对透明加热膜层(2)进行加热。

6.根据权利要求1所述的可低温使用的变色玻璃，其特征在于：变色膜层(5)是基于氧化还原反应的全固态多层薄膜电致变色体系。

7.根据权利要求1所述的可低温使用的变色玻璃，其特征在于：变色膜层(5)是使用液态或凝胶态的离子导电材料的电致变色体系。

8.根据权利要求1所述的可低温使用的变色玻璃，其特征在于：变色膜层(5)是封装起来的液晶材料，通过变色玻璃用的直流电源(6)对其施加电压。

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