[发明专利]一种基于水凝胶体系纳米级相变的温度敏感型智能玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能光学复合材料，特别是涉及一种基于水凝胶体系纳米级相变的温度敏感型智能玻璃。

背景技术

智能材料是指模仿生命系统，能感知环境变化，并能根据所感知的环境参数及时调整或改变材料自身的性能参数，作出所期望的并能与变化后的环境相适应的变化的复合材料或材料的复合。仿生命感觉和自我调节是智能材料的重要特征。

随着时代的发展，建筑物的智能化建设会愈加深入，智能建筑的内容与涵义随着科技的发展不断延伸，其功能也在不断扩展，以满足人们日益增长的各种需要。有关预测表明，在本世纪中叶，建筑业将步入高科技建材时期，以智能建筑材料为代表的新型建材将成为主流。

在众多的建筑材料中，玻璃发挥越来越重要的作用。玻璃作为建筑采光材料具有不可替代性，玻璃及其深加工制品作为装饰装修材料的应用正在逐年扩大，利用玻璃材料独具的光学特性制造的多功能材料将会在节能绿色建筑中扮演重要角色。除了传统的节能玻璃制作工艺，如中空玻璃、吸热玻璃和热反射玻璃以外，近年来出现了很多的新技术、新产品，如光致变色玻璃、热变色玻璃、液晶玻璃、电致变色玻璃和电泳玻璃等。

温度敏感型智能玻璃能随环境温度呈现由透明到不透明的相互转变。当温度低于设定的温度时，温度敏感型智能玻璃具有良好的光透性，当温度高于设定的温度时，该材料对可见光或不可见的透过率将大幅下降，智能玻璃将变得不透明。温度敏感型智能玻璃可作为智能型温控节能材料广泛用于智能建筑中。在温度低的季节，温度敏感型智能玻璃能够最大限度的让太阳光透过智能玻璃进入建筑物内部。当室内温度高于人们感到舒适的温度，如24-25℃时，智能玻璃将由高透过率的透明状态转变为低透过率或不透明，这时太阳光将最大程度地被反射。这样就能实现对建筑物内部温度的智能控制。还可以人为对智能玻璃加热，促成智能玻璃由透明到不透明转变，从而对建筑物内部温度进行调节。

温度敏感型智能玻璃具有非常广阔的市场前景,除了作为智能建筑材料，如建筑业中用于大厦、高级住宅、机杨和码头等的窗户和玻璃幕墙外，小到人们佩戴的太阳镜，大到汽车、火车、轮船及飞机等交通工具的舷窗及防护膜，均有广泛的应用领域。目前国内外已有智能玻璃的概念性产品出现。国外有代表性的是英国的Pro-display公司，该公司的产品称为可转变的智能玻璃（switchable intelligent glass），已经在美国纽约的新世贸大厦得到应用。我国智能玻璃的代表性厂商是南京的南京智显科技有限公司和北京伟豪智能玻璃有限公司。目前，上述产品在技术上都是以液晶为敏感材料制备的。众所周知，液晶是制备平板液晶电视的材料。而现有的智能玻璃由于采用了制备平板液晶电视显示材料的技术，因此价格非常昂贵。据报道，国外产品价格约合15000人民币/平方米，国内产品的价格最少在3000元-10000元/平方米。

有关采用温度敏感高分子材料的温度敏感智能玻璃已有报道。一种方法是将温度敏感高分子聚氮异丙基丙烯酰胺水溶液灌注于玻璃夹层制得温度敏感的玻璃。在温度高于临界值时，温敏型高分子就会析出，使得高分子溶液变得浑浊，从而达到玻璃由透光到不透光的转变。但是这种玻璃如果长时间处于高于临界点温度的条件下，温度敏感高分子会沉淀下来，并难以恢复原状，使智能玻璃不具有重复使用功能。另一种温度敏感的智能玻璃是将聚异丙基丙烯酰胺制备的网络结构高分子置于玻璃间构成，然而聚异丙基丙烯酰胺胶体在长时间高于临界温度条件下会产生收缩，并将吸收的水分排挤出来，使得这种玻璃的环境稳定性很差，很难重复使用。

高分子功能性凝胶的应用引起了人们越来越广泛的关注。功能性凝胶能感知外界环境（如温度、pH值、光、磁、电或压力等）微小的刺激或变化，同时自身能产生相应的化学性质和物理结构变化。对于这类智能性高分子凝胶，主要应用于药物载体上，在药物缓释、蛋白质的分离提纯、活性酶的包埋等生物医学领域得到了广泛研究和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于水凝胶体系纳米级相变的温度敏感型智能玻璃，采用温度敏感型水凝胶为敏感材料，基于水凝胶体系由于温度变化产生的纳米级相变，即水凝胶体系由互容性良好的均一体系产生纳米级相分离或其可逆变化，具有在光学上透明与不透明之间相互转换这一特殊的性质，其在400纳米－1000纳米波长光的透过率明显改变而制得的一种仿生智能型光学复合新材料。本发明的智能玻璃具有更好的环境稳定性和使用寿命,快速的响应能力及可逆的往返使用性能。