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会变色的玻璃——光致变色玻璃的原理及应用
来源:www.landglass.com.cn 发布时间:2013-09-12

      光致变色玻璃也称光色互变玻璃,简称光色玻璃,其特性是透光性随光辐射强度的改变而改变。在阳光照射下,由于玻璃吸收紫外短波光而变暗,而进入室内阳光照射停止后,玻璃褪色而复明。
光致变色原理
      光致变色玻璃的暗化和褪色是由于玻璃中含有卤化银晶体的缘故,它能够经受长时间的变暗与复明的光致变色,并无疲劳、老化现象。当光致变色玻璃被阳光照射,无色的卤化银分解成银原子并聚集成Ag+胶体粒子,Ag+胶体粒子有很强的光吸收能力从而使玻璃变暗。这一过程在固态的玻璃中进行,卤素离子不能从固态中渗透与逸出,因此当除去阳光的紫外线的照射,也就是进入室内时会发生逆向反应,银原子与卤素原子又重新结合为无色的卤化银晶体从而使玻璃褪色。
      光致变色玻璃一般是硼铝钠硅酸盐系统,将配合料熔制成的玻璃,并不具备光色互变性能,必须在玻璃的转变温度范围内进行热处理,这类玻璃是容易分相的。含卤化银光致变色玻璃通过熔化添加氧化银、碱金属卤化物等敏化剂,然后将玻璃在500℃~600℃进行再加热处理,热处理使玻璃中析出尺寸为50AO~300AO左右的卤化银而呈现光致变色现象。具体来说,微量的银和卤素离子迁移并富集到硼钠相小液滴的表面,形成10nm~30nm粒径(粒径大小与卤素离子半径大小有关)的卤化银晶体,分布在富硅相的连续相中,这才使玻璃具有光色性,当卤化银平均晶粒为10nm左右、晶粒浓度为0.2%(卤化银晶粒数4×1015个/cm2)时,光色互变效果。尺寸小于50AO以下的卤化银粒子不呈现光致变色现象,卤化银粒子超过300AO以上,玻璃出现乳浊,最合适的卤化银粒子尺寸为50AO~100AO。
光致变色眼镜玻璃
     含卤化银的光致变色玻璃具有下列优点:变暗的程度大,着色和褪色速度大,变暗和褪色反复进行时不出现疲劳现象等。目前这种类型的玻璃已实用化。
      光致变色眼镜玻璃采用硼硅酸盐系统或磷酸盐系统玻璃,着色后的色调、着色饱和度以及与温度的关系、褪色速度等光色特性都很重要,使用时应在这些特性间作平衡和兼顾。
      光致变色眼镜玻璃有两种类型,即光照射后变为兰色色调的灰色和带茶色色调的灰色。后一种采用BR/Cl比值大的玻璃。除了这些光照射前不着色的玻璃以外,也有添加少量Nd2O3或Er2O3,使玻璃着浅色,同时有防眩效果。
      这种光致变色玻璃最成功的应用是眼镜片,包括有屈光度的镜片和没有屈光度的太阳镜。用此玻璃制作的眼镜片简称为变色片,可以兼作近视眼镜和太阳镜两种作用,也可作激光防护、雪地防护和工业护目镜等使用。光致变色玻璃不仅限于制作镜片,它在建筑玻璃、汽车玻璃等领域也有着广泛的应用,但是其应用领域还在开发之中,可以相信,在不久的将来,光色玻璃一定会应用于更多领域。
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