光致變色玻璃

《光致變色玻璃》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、12.3光致變色玻璃概念光致變色：光照射時產(chǎn)生吸收而變暗，照射停止后褪色復(fù)明的現(xiàn)象。光致變色材料：出現(xiàn)可逆的或不可逆的顯色、消色現(xiàn)象的物質(zhì)。光致變色玻璃（光色玻璃）：受藍(lán)紫、紫外等短波長光或日光照射后，玻璃能夠在可見光區(qū)產(chǎn)生光吸收而自動著色，著色深度會隨光照的強(qiáng)弱而改變；光照一旦停止又可逆地自動恢復(fù)到初始的透明狀態(tài)。2許多有機(jī)物、無機(jī)物有光致變色性能，但是光色玻璃優(yōu)于其他光色材料。例如，光色玻璃可以長時間反復(fù)變色而無疲勞(老化)現(xiàn)象，而且機(jī)械強(qiáng)度好，化學(xué)穩(wěn)定性好，制備簡單，可獲得穩(wěn)定的、形狀復(fù)雜的制品。34.4.2結(jié)構(gòu)原理：由于含有光

2、輻照所致可逆的亞穩(wěn)態(tài)色心。一定波長激活輻射，玻璃生成色心即產(chǎn)生著色，激活輻射去除，色心破壞即褪色，激活-破壞(變暗-復(fù)明)往復(fù)循環(huán)而不疲勞。4光色玻璃的分類光色玻璃變色的特性是由其含有的亞穩(wěn)態(tài)色心而產(chǎn)生的。在一定波長的激活輻射作用下，玻璃生成色心即產(chǎn)生著色；當(dāng)激活輻射去除后，色心破壞又使玻璃褪色，主要包括同相（均相）型光色玻璃和異相型光色玻璃。異相型光色玻璃：色心是與基質(zhì)玻璃不同的光敏晶相物質(zhì)，其中最適宜的光敏材料是鹵化銀、鹵化銅、鹵化鎘晶體，其中鹵化銀光色玻璃的光致變色效果最好。同相（均相）型光色玻璃：色心與基質(zhì)玻璃是同相的。主要是

3、摻加可變價的Ce、Eu等元素，這些元素在紫外光照射下產(chǎn)生4f～5d的電子躍遷，形成能吸收藍(lán)紫色光波的亞穩(wěn)態(tài)色心，在強(qiáng)光照射下，玻璃由淺黃色變深黃褐色，在弱光照射時，Ce3＋、Eu3＋色心恢復(fù)到原來的電子態(tài)，玻璃恢復(fù)到高透明狀態(tài)。54.4.3變色原理光色玻璃的光色特性是許多可變量的函數(shù)，這些可變量包括玻璃的基礎(chǔ)組分、光敏相的種類和聚焦?fàn)顟B(tài)、分相熱處理條件以及其他許多因素。光色玻璃是受到照相化學(xué)原理的啟示研制的。在照相中，入射光子將膠卷上的銀離子分解成為銀原子和鹵素，通過顯影的化學(xué)反應(yīng)，把鹵素從原來的位置擴(kuò)散出去，這一過程是不可逆的。6無

4、光照時，鹵化銀光色玻璃中的亞微觀晶相對光的散射極小，玻璃呈現(xiàn)高度透明狀態(tài)。在光照下，鹵化銀產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)而析出游離態(tài)銀原子和鹵素原子，生成的銀原子聚集在一起，生成膠體銀(Ag)n，在可見光區(qū)引起透過率減少（暗化或著色），反應(yīng)可表示為：照射停止后，銀原子與其附近的鹵素原子發(fā)生可逆化合反應(yīng)，又形成透明的亞微觀晶相鹵化銀，玻璃恢復(fù)透明狀態(tài)，這種光致變色的過程是可逆的。78CIE1931XYZ系統(tǒng)色品圖9玻璃基礎(chǔ)組成：堿金屬離子半徑增加，吸收帶峰值向長波區(qū)域漂移。鹵化銀種類：鹵素原子序數(shù)增加，光吸收峰向長波區(qū)域移動。敏化劑：氧化亞銅（Cu2+

5、,Cu1+）4.4.4影響光色互變性（變暗和復(fù)明速率）的因素：10梯度變色玻璃鏡片：透射光隨鏡片位置不同而發(fā)生衰減。方法：將“未成核”玻璃放入溫度梯度場，產(chǎn)生有效的鹵化銀晶粒分布。（從下到上晶粒逐漸增大—2~50nm，變暗程度越來越深）。114.4.5光致變色玻璃制作工藝基礎(chǔ)玻璃(變色組成、敏化劑)設(shè)計→配合料→一定氣氛高溫熔煉→毛坯成形→退火→顯色處理(銀粒長大)→按產(chǎn)品要求進(jìn)行精加工控制：末處理的光色玻璃(其中銀顆粒＜5μm)沒有光色效應(yīng)，熱處理后(銀顆粒在10-20μm)才有光色效應(yīng)。熱處理溫度在轉(zhuǎn)變點(diǎn)與軟化點(diǎn)間(Tg--Tf)

6、，高于退火溫度20-100℃需幾分鐘，較低溫度處理需1-1.5小時，然后慣性降溫，過高溫度會變形或乳濁。12光色玻璃的制備基礎(chǔ)玻璃：硼酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃和鋁磷酸鹽玻璃。配合料敏化劑變色劑混合料氣氛高溫玻璃液成型均化樣品退火光色玻璃熱處理變色性能光致變色玻璃的制備工藝13熱處理是主要工序，未經(jīng)熱處理的玻璃，其變色組成顆粒較小，不具有光色效應(yīng)；經(jīng)熱處理后，就會析出細(xì)小的AgX粒子，顆粒長大到一定尺寸范圍（10～20μm）時才有光色效應(yīng)。熱處理的溫度和時間主要由玻璃的溫度和粘度關(guān)系決定，熱處理的溫度一般選擇在轉(zhuǎn)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)之間，即高于退

7、火溫度20～100℃，時間一般高溫時幾分鐘，低溫時幾個小時。光色玻璃的制備14除了使用熔融法制造光色破璃外，還可用離子交換法將含有鹵素的Na2O--Al2O3--B2O3--SiO2玻璃浸入AgNO3熔鹽，使Na+與Ag+交換，Ag+進(jìn)入玻璃表面層，再經(jīng)熱處理使銀與鹵素聚集成AgX微晶體。15光色玻璃的暗化-褪色過程光色玻璃的暗化褪色過程暗化在光照后微秒間就開始，隨著照射光亮的增加而變深。褪色反應(yīng)與擴(kuò)散有關(guān)，溫度越高褪色越快。16影響光致變色的因素組成因素?zé)崽幚砦龀龅腁gX晶體的尺寸；AgX晶體中Ag的分布狀態(tài)；基質(zhì)玻璃中堿種類及含量

8、。種類越多，暗化和褪色速度越大；堿比例越大，暗化程度增加，褪色時間延長；敏化劑作用，當(dāng)Cu+濃度低時，溫度對暗化影響較小；在Agx晶體中以Ag+的形式存在，對玻璃的吸收和散射作用可以忽略；形成穩(wěn)定Ag0膠體顆粒，對入射光