[发明专利]基于琼脂膜和水凝胶的压力响应智能玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于琼脂膜和水凝胶的压力响应智能玻璃，包括两玻璃板以及分别贴附于所述两玻璃板相对的侧面上的琼脂膜和聚丙烯酸钠水凝胶；当不施加压力时，琼脂膜和聚丙烯酸钠水凝胶相互不接触，所述玻璃板处于不透明状态；当对两片玻璃板施加压力时，琼脂膜和聚丙烯酸钠水凝胶相互接触发生反应，所述玻璃板由不透明状态变成透明状态。本发明还公开了所述智能玻璃的制备方法和应用。本发明的智能玻璃，可以通过压力的改变，来实现在透明和不透明之间的切换。

技术领域

本发明涉及智能玻璃技术领域，具体涉及一种基于琼脂膜和水凝胶的压力响应智能玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

可切换透明度的智能窗口在现实生活中越来越多的应用于办公、家庭和部分公共场所，所谓的可切换透明度的智能窗户是指通过施加外部刺激，从而引起透明度的改变。近年来，为了实现这种透明度的变化，各种各样的刺激响应性材料应用于智能玻璃的构造。以前报道的智能玻璃主要通过改变电压，温度或者设计复杂的表面结构来实现对于外加刺激的响应。但是这些智能玻璃大多存在制备工艺复杂、成本昂贵以及使用环境要求很高等缺陷，从而限制了它们的广泛应用，所以急需一种通过简单易得的刺激来实现这种透明度变化的智能玻璃。因此，通过简单的机械力改变透明度的智能玻璃引起人们的广泛关注。

在以往的通过机械力改变透明度的研究中，研究者通常是制备可调谐的复杂的薄膜表面结构，通过释放和施加拉力产生表面褶皱或是其他纳米尺度表面结构的变化进而引起透明度的变化。这种通过响应外部机械力刺激来获得动态调整表面几何形状的智能玻璃，所使用的力量加载方式都是拉力。

现有技术的缺点：制备可调谐的复杂的薄膜表面结构需要经过复杂的设计，繁琐的制备工艺，昂贵的制造成本，以及无法实现大规模的生产应用于生活中；在人们的日常生活中拉力比之于压力施力方式更为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于琼脂膜和水凝胶的压力响应智能玻璃，该智能玻璃可以通过压力的改变，来实现在透明和不透明之间的切换。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于琼脂膜和水凝胶的压力响应智能玻璃，包括两片玻璃板以及分别贴附于所述两片玻璃板相对的侧面上的琼脂膜和聚丙烯酸钠水凝胶；

当不施加压力时，琼脂膜和聚丙烯酸钠水凝胶相互不接触，所述玻璃板处于不透明状态；当对两片玻璃板施加压力时，琼脂膜和聚丙烯酸钠水凝胶相互接触发生反应，所述玻璃板由不透明状态变成透明状态。

进一步地，所述琼脂膜的表面具有凹凸不平的微观结构。

进一步地，所述聚丙烯酸钠水凝胶的含水量为82％-90％。更进一步地，所述聚丙烯酸钠水凝胶的含水量为87％。

本发明另一方面提供了上述基于琼脂膜和水凝胶的压力响应智能玻璃的制备方法，包括：

提供琼脂溶液，滴加于玻璃板上，待溶剂挥发后得到琼脂膜；

将丙烯酸钠单体、交联剂和引发剂溶于水中，在保护气体气氛下，将得到的溶液滴加在硅烷浸泡过的玻璃板上，再滴加四甲基乙撑二胺，发生反应，得到聚丙烯酸钠水凝胶。

进一步地，所述琼脂溶液的配置方法为：取琼脂粉加入水中，加热搅拌至琼脂粉完全溶解，得到所述琼脂溶液。

进一步地，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过二硫酸钾。

进一步地，所述保护气体为惰性气体或氮气。

此外，发明还提供了上述的智能玻璃在建筑玻璃、汽车玻璃上的应用。

本发明的有益效果：

1.本发明的智能玻璃使用非常方便，只需要很小的压力就可以实现透明度的改变，且重复性好，有望在以后的生活中实现大规模的应用。