[发明专利]一种等离激元宽光谱调控的智能变色玻璃

说明书

本发明公开了一种等离激元宽光谱调控的智能变色玻璃，下银纳米线电极(31)与上银纳米线电极(32)之间的聚合物分子刷材料层(6)有上下两部分，上部聚合物分子刷材料层(6)的上方连接上银纳米线电极(32)，下方连接等离激元纳米颗粒(5)；下部聚合物分子刷材料层(6)的下方连接下银纳米线电极(31)，上方连接等离激元纳米颗粒(5)；透明液体(4)填充于聚合物分子刷材料层(6)与等离激元纳米颗粒(5)及银纳米线电极(3)所形成的空间内；外围驱动电路(7)的两端分别连接下银纳米线电极与上银纳米线电极。该智能变色玻璃在可见光至红外波段的散射光谱动态可调，响应速度快，另外它具有成本低，制作工艺简单等优点。

技术领域

本发明属于玻璃技术、金属纳米材料领域，具体而言，涉及一种新型的电致变色玻璃。

背景技术

电致变色是指由于外加电场的极性和强度的变化而引起材料可逆的氧化或还原反应，从而导致其颜色改变的现象。目前，电致变色玻璃作为一种新型的节能玻璃，利用外加电场改变材料的的光学属性如反射率、透过率和吸收率，外观上表现为玻璃颜色和透明度的可逆变化，达到调光的目的。这种智能变色玻璃只需在电压的作用下调节玻璃的透光率，而且能在不同电压作用下调节到不同级别的透光率；在除去外加电压后玻璃的状态能在一段时间内继续保持，具有长时间反复变色而不易老化、稳定性好、制备简单等优点，现已广泛应用于建筑玻璃、汽车窗玻璃、自动防眩汽车后视镜、飞机窗玻璃等领域。实际生活中，人们越来越需要一种新型的电致变色玻璃，它的光谱响应范围足够宽,在可见光至红外波段散射光谱动态可调，响应速度快。在满足人的视觉需求的同时，这种新型的电致变色玻璃能实现隐私保护，具有成本低廉、制作工艺简单等优点。

现有的电致变色玻璃瓶颈包括：第一、现有的电致变色玻璃采用的电致变色材料是大多为有机材料，使用液态电解质来传导离子，由于有机材料的稳定性差，易受紫外线的影响，造成玻璃的使用寿命短。当电致变色玻璃两端没有加电压时，初始状态的电致变色层是无色或浅色的；当在玻璃两端加上电压后，储存在离子存储层的离子在电场的作用下经过电解质层，注入到电致变色材料，发生氧化或还原反应，导致离子被氧化成高价的新离子或被还原成低价的新离子，电子从离子到新离子的带间跃迁发射光子或吸收光子而引起变色。第二、现有的电致变色玻璃一般是在两层玻璃之间夹有五个薄膜层，分别是：透明导电层、电致变色层、电解质层、离子存储层和另一透明导电层，制作工艺比较复杂。第三、现有的电致变色玻璃是利用离子的抽取和注入来控制玻璃的变色，响应速度慢，它无法动态调谐光谱，不能满足人们的需求。因此，需要提出新原理和新结构，实现电致变色玻璃的散射光谱动态可调，获得一种新型电致变色玻璃，能在可见光至红外波段动态调谐光谱，响应速度快，还可实现隐私保护，具有制作工艺简单、成本低廉的优点。

局域等离激元共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)是金属纳米结构在亚波长范围内与光强烈相互作用引发的共振增强效应，能够将光局域在深度亚波长的范围内，会带来各种效应。当金属纳米颗粒之间的间距在一定范围内越来越大或越来越小时，其LSPR峰值会对应发生红移或蓝移。利用等离激元效应与金属纳米结构间距密切相关的特点，当金属纳米颗粒间距在一定范围内变化，则它的光谱共振强度、散射特性等参数也会发生改变。

本发明提出的等离激元宽光谱调控的智能变色玻璃，能实现光谱动态可调谐。本发明针对现有电致变色玻璃采用有机变色材料稳定性差、制作工艺复杂以及光谱无法动态调谐等瓶颈问题，并结合上述新机理、新技术，提出了等离激元宽光谱调控的智能变色玻璃，能实现在可见光至红外波段光谱动态可调谐，响应速度快，广泛应用于军事伪装、建筑玻璃、汽车窗玻璃、自动防眩汽车后视镜等领域。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出了一种等离激元宽光谱调控的智能变色玻璃，能在可见光至红外波段实现散射光谱动态可调，提高玻璃的变色性能，响应速度快，适用于军事伪装、建筑玻璃及汽车天窗玻璃、侧窗玻璃及后视镜等领域。