电致变色智能节能窗的工作原理
曹逊
电致变色窗户是一种在施加电压时变暗,去掉电压时变成透明的新型智能节能窗。像悬浮颗粒装置一样,电致变色窗户也可以调节为不同的可见度。它们不像液晶技术那样只有透明和不透明两种选择。电致变色窗户的核心是具有电致变色特性的特殊材料。“电致变色”描述材料能够在施加电能时变色的特性。本质上讲,电流在这种材料中激发了化学反应。这一反应(像任何化学反应一样)可以改变材料的特性。在这种材料中,反应改变了材料反射和吸收光线的方式。在某些电致变色材料中,化学反应使材料变成不同颜色。在电致变色窗户中,材料在有色(反射某种颜色的光线)和透明(不反射任何光线)之间变化。从最根本上来讲,电致变色窗户需要这种电致变色材料和电极系统,以将其化学状态从有色变为透明,然后再变回有色。有多种方法可以做到这一点,它们使用不同的材料和电极系统。
像其他智能节能窗一样,电致变色窗户也是在两块玻璃之间夹入特定材料制成。下面是一个基本的电致变色窗户系统内部的材料以及它们的排列顺序:玻璃或塑料板;导电氧化物;电致变色层,如氧化钨;离子导体/电解液;离子库;另一层导电氧化物;另一块玻璃或塑料板。在这一设计中,起作用的是氧化反应。这是一种化合物中的分子失去电子的反应。夹在电致变色层中的离子可以使它从不透明变为透明。这些离子使它可以吸收光线。电源通过电线与两个导电氧化层相连,电压驱动离子从离子库层穿过离子导电层,然后进入电致变色层。这使玻璃变得不透明。关闭电压后,离子从电致变色层流入离子库层。当离子离开电致变色层时,窗户重新变得透明。
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对于电致变色智能节能窗,它只需要电流来使它完成到不透明的初始变化。维持某一特定暗度不需要恒定的电压。您只需要施加足够的电压使其变化,然后再用足够的电压恢复原状。因此,该方法的能效性很高。事实上,据Sage Electronics称,一所房子全部采用电致变色窗户所花的电费与您使用一只75瓦电灯泡的电费相当。虽然从技术上可以归为电致变色材料,但是这种正在开发的新型反射性氢化物的作用方式有很大不同。它们不是吸收光线,而是把光线反射出去。镍镁合金制成的薄膜可以在透明和反射状态之间进行来回切换。这一切换可由低电压电流(电致变色技术)或者注入氢气和氧气(气致变色技术)启动。此外,这种材料还有可能比其他电致变色材料更加节能。日常生活中,我们到处都能看到窗户,但很少会停下来思考它们。利用智能节能窗技术取得的进展,我们将开始用全新的眼光看窗户。