光致变色玻璃的性质与应用
光致变色材料的原理和应用
光致变色材料的原理和应用随着科技的不断发展，各种新材料的研究也日益活跃。
其中，光致变色材料是一种十分有意思的材料。
在日常生活中，我们能够接触到的光致变色材料有很多，比如说光敏纸、光变隐形墨水等。
那么，光致变色材料具有哪些特点？它的原理是什么？它有哪些应用呢？今天，就让我们一起来探究一下。
一、什么是光致变色材料？光致变色材料，顾名思义，就是能够因光的照射而发生颜色变化的材料。
一般来说，光致变色材料分为两类：一类是吸收了光能之后，分子间跃迁激发而发生颜色变化；另一类是吸收了光能之后，离子内部电子跃迁而发生颜色变化。
不难发现，香水瓶和指甲油瓶等日常生活中的物品，也常常采用了光致变色材料。
比如说，指甲油的颜色会因为光线的变化而发生变化。
二、光致变色材料的原理1、分子间跃迁一些分子吸收了光能，分子的能级发生变化，此时分子内的电子受到激发，从基态跃迁至激发态，即分子吸收的光能使电子从一个能级上跃迁至另一个能级上。
有时存在一些分子的激发态比较容易解离，解离后分子降至低能量的激发态并发生变色，这就是我们所说的“分子间跃迁”。
2、离子内部电子跃迁一些离子吸收了光能后，离子中的电子发生跃迁，从一个能级上到另一个能级变化。
当电子从高能量状态降至低能量状态时，会放出光子，同时材料的颜色也会因此改变。
这种特性的光致变色材料已经广泛应用于光电显示等领域。
三、光致变色材料的应用1、光致变色材料用于传感器制造现在，传感器已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
而其中的柔性传感器由于其能适应各种不同的环境，因而在现代界面技术应用上也格外广泛。
而光致变色材料便是传感器制造的重要材料之一。
通过设计具有光氧化作用的材料，可以用于测试环境中氧气、氮气等气体的浓度，从而实现环境监测。
2、光致变色材料用于电视显示器制造光致变色材料被广泛应用在电视或显示屏行业的制造过程中。
光的作用可以让屏幕上的像素发生颜色变化，从而让我们看到屏幕上的图像。
而光致变色材料的这种特性正是基于光学原理而发现的。
光致变色玻璃
Mn、W、Mo等的氧化物，制成的玻璃经过热处理或用
紫外线辐照后，玻璃就会具有光色性能。
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因为热处理(或紫外线辐照)后，在玻璃中形成了着色中
心。 着色中心在77K温度下均为稳定的，而在＞60℃时则全部 是非稳定的。 着色中心形成之后，使得玻璃在可见光波段的光敏性增 加，产生了附加吸收。 例如，用一价铜离子作为添加剂加入玻璃配合料中，得 到卤化铜光色玻璃。 这种玻璃未经热处理时，在紫外、可见光波段均为透明的； 热处理后，透明度显著下降，并出现乳光，且吸收限向长
激活辐射去除，色心破坏即褪色，激活-破坏(变暗-复 明)往复循环而不疲劳。
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光色玻璃的分类
光色玻璃变色的特性是由其含有的亚稳态色心而产生的。在一定 波长的激活辐射作用下，玻璃生成色心即产生着色；当激活辐射 去除后，色心破坏又使玻璃褪色，主要包括同相（均相）型光色 玻璃和异相型光色玻璃。 同相（均相）型光色玻璃：色心与基质玻璃是同相的。主要是掺 加可变价的Ce、Eu等元素，这些元素在紫外光照射下产生4f～5d 的电子跃迁，形成能吸收蓝紫色光波的亚稳态色心，在强光照射 下，玻璃由浅黄色变深黄褐色，在弱光照射时，Ce3＋、Eu3＋色心 恢复到原来的电子态，玻璃恢复到高透明状态。 异相型光色玻璃：色心是与基质玻璃不同的光敏晶相物质，其中 最适宜的光敏材料是卤化银、卤化铜、卤化镉晶体，其中卤化银 光色玻璃的光致变色效果最好。
透过率/%
57℃ 48℃ 38℃ 30℃ 22℃ 褪色过程
暗化在光照后微秒间就开 始，随着照射光亮的增加
而变深。
褪色反应与扩散有关，温
0 5 10 15 0
度越高褪色越快。
5 10 15 20 25 30 时间/min
光色玻璃的暗化褪色过程
变色玻璃原理
变色玻璃原理
变色玻璃是一种能够改变颜色的特殊玻璃，它能够在不同的光照条件下呈现不同的颜色。
这种玻璃的原理主要是利用了玻璃中的某些特殊化学物质，使得它在受到外部光照时发生化学反应，从而改变颜色。
在变色玻璃中，最常使用的化学物质是金属离子。
这些离子通常被添加到玻璃中，以形成一种称为“离子交换”的过程。
在这个过程中，玻璃中的离子将与添加的金属离子交换位置。
这种交换使得玻璃中的离子浓度发生变化，从而改变了玻璃的光吸收特性。
当变色玻璃暴露在不同的光照条件下时，玻璃中的离子会发生化学反应，从而改变其光吸收特性。
这种变化会导致玻璃呈现出不同的颜色。
例如，当变色玻璃暴露在紫外线辐射下时，其中的银离子会被还原成纳米银颗粒，从而使玻璃呈现出蓝色或紫色。
而当变色玻璃暴露在可见光下时，银离子会重新被氧化，从而使玻璃变回原来的颜色。
除了金属离子，还有其他化学物质也能够被用来制造变色玻璃。
例如，钴氧化物能够使玻璃呈现出蓝色或绿色，铜氧化物能够使玻璃呈现出红色或棕色，而镉能够使玻璃呈现出黄色或橙色。
不同种类的变色玻璃可以通过调整其化学配方来实现不同的颜色变
化。
此外，还可以通过控制玻璃中化学物质的浓度和添加量来实现不同的颜色变化。
因此，变色玻璃可以应用于许多不同的领域，例如建筑、汽车、光学等领域。
变色玻璃的原理是利用玻璃中的某些特殊化学物质，在不同的光照条件下发生化学反应，从而改变其光吸收特性，使玻璃呈现出不同的颜色。
这种玻璃因其独特的颜色变化特性而被广泛应用于许多领域中。
光致变色材料的研究与应用
光致变色材料的研究与应用近年来，光致变色材料在科技领域得到了越来越广泛的应用，它们以其独特的变色能力吸引了众多研究者的关注，并在许多领域中发挥了重要的作用。
本文将从光致变色材料的基本原理、研究进展、应用领域等方面进行探讨。
一、光致变色材料的基本原理光致变色材料又称光致变色剂，是指在外界光照下能实现颜色变化的材料。
其原理是利用材料分子电子在能带之间的跃迁发生吸收和发射光子的现象，实现颜色变化。
在外界光照下，分子电子跃迁至高能态，吸收光子能量，使分子处于激发状态；当激发态的分子从高能激发态向低能激发态跃迁时，会发射出能量等于跃迁能级差的光子，使材料颜色发生变化。
二、光致变色材料的研究进展随着科技的不断发展，光致变色材料的种类也在不断增多。
最初研究的光致变色剂以有机分子为主，例如，芳环并吡嗪衍生物和萘环衍生物等。
然而，有机分子光致变色剂具有颜色不稳定、易氧化、易退色等缺点，难以在实际应用中发挥其效用。
为了克服有机光致变色剂的局限性，研究人员开始将目光投向无机光致变色材料。
目前研究得较为深入的无机光致变色材料主要包括银化合物、氧化物、硅氧烷、硫属化物、氰化物等。
其中，银化合物是最早研究的无机光致变色材料之一，也是目前研究最为深入的一类。
银化合物可以通过光化学反应将银的原子态和离子态相互转化，从而实现颜色的变化。
值得一提的是，某些特殊银化合物甚至可以在红外光区域响应，并实现透明-可见光区间的颜色变化，这种银化合物的材料具有在窗户玻璃表面形成可变透光度的潜力，可以用于控制室内采光。
研究人员还将光致变色材料运用到生物医学领域，例如制作可变颜色的生物标记物、控制药物在患者体内的释放速率等，具有广阔的应用前景。
三、光致变色材料的应用领域由于其独特的颜色变化能力，光致变色材料具有广泛的应用领域。
以下是一些主要应用领域的介绍。
3.1 光电显示领域光致变色材料可以被应用于光电显示的背板，实现窄带滤波、调节灰度等功能，大幅提升了服役电路的性能。
《光致变色玻璃》课件
本课件介绍了光致变色玻璃的定义、历史和应用，以及光致变色机制和制备 方法。还详细探讨了光致变色玻璃在建筑和科技领域的应用，以及其优缺点 和未来发展。
简介
定义
光致变色玻璃是一种具有颜色变化能力的特殊玻璃，能够在不同光照条件下改变颜色。
历史
光致变色玻璃的历史可以追溯到古代罗马时期，不断发展和改进，如今已成为一门重要的科 学研究领域。
光致变色玻璃的优缺点
优点
• 提供独特的视觉效果 • 增加建筑节能性能 • 创造个性化的装饰效果
缺点
• 成本较高 • 颜色变化受限制 • 耐久性和稳定性有待改进
改进措施
• 研发更经济高效的制备方法 • 改善材料的耐久性和稳定性 • 扩大可变色范围和颜色选项
结论
广泛应用前景
光致变色玻璃在建筑、科技和装饰等领域有着广阔的应用前景，可以提供独特的功能和创新 的设计。
应用
光致变色玻璃在建筑、科技、装饰等领域广泛应用，为人们提供独特的视觉体验本原理
光致变色玻璃的变色机制是通过控制材料内部结构的变化来实现的，包括电子转 移和电子激发等过程。
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特点
光致变色材料具有响应速度快、色彩鲜艳、可靠性高等特点，适用于各种应用场 景。
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制备方法
制备光致变色玻璃的方法包括溶液法、物理蒸发法和离子交换法等，不同方法有 其特定的优势和适用范围。
光致变色玻璃的应用
建筑领域
光致变色玻璃可以用于建筑外墙、窗户和天花板等，提供节能、隐私保护和装饰效果。
科技领域
光致变色玻璃在光学器件、传感器和智能电子产品中应用广泛，为技术创新和产品功能提升 提供支持。
未来发展
光致变色玻璃的未来发展方向包括提高可见光透过率、改善耐久性和降低成本等，以满足不 同领域的需求。
2023年光致变色材料行业市场前景分析
2023年光致变色材料行业市场前景分析光致变色（photochromic）材料是指受到紫外光、紫外线和可见光照射后，可产生光学变色效应的材料。
该材料具有快速响应、色彩变化迅速、稳定性高等特点，因此在多个领域应用十分广泛。
本文将就光致变色材料的市场前景进行分析。
一、光致变色材料的应用领域1. 面板玻璃领域光致变色玻璃面板应用非常广泛，如汽车行业的车窗、天窗，建筑行业的智能建筑玻璃、智能卫生间镜子，商超行业的展示柜等。
2. 光学领域光致变色材料可以用于光学器件中，例如太阳镜、眼镜、镜头等。
其变色可以适应不同环境的亮度和色彩，保证使用者的视觉效果。
3. 家用窗帘领域光致变色材料可以用于家庭室内窗帘中，结合光线传感器，实现自动调节室内光线的功能。
这不仅可以节约能源，还可以保护家居用品不被阳光损坏。
4. 印刷领域光致变色材料在印刷中应用可以使印品呈现视觉效果上的变化。
例如，安全证券的印制中可以使用光致变色材料使证券的一些信息保密性更强，因为只有在特定的照射条件下才可以看到藏在证券内部的信息。
二、光致变色材料市场份额随着人们对智能化、自动化等技术的需求增加，光致变色材料在各个领域应用越来越广泛，在市场上不断扩大其份额。
根据MarketsandMarkets的研究报告，全球光致变色材料市场规模在2018年达到16.19亿美元，到2023年有望增加至21.33亿美元，每年以3.8%的复合年增长率增长。
其中，面板玻璃领域占据最大的市场份额，这是由于随着汽车、建筑、商超等领域应用增加，对面板玻璃的需求也随之增加，这就推动了光致变色玻璃面板的市场增长。
光学和印刷领域在市场中也占据一定份额，未来也有望得到更广泛的应用。
三、光致变色材料的发展趋势1. 研发新型材料光致变色材料的主要成分有透明载体、阴离子染色剂、阳离子染色剂等，现阶段主流的光致变色材料为硅酸钠银和多元醇铜，应用广泛。
未来将推出新型材料，如靛蓝染料、低温合成等，以提高光致变色材料的光响应速度、可见光透过率和色彩变换能力等特点。
有机光致变色夹胶玻璃
被广 泛应用 在特 种油 漆等领 域 ，至今 没发现 被应 用 在光致 变色玻璃 上 的文献 报道 。
本 文将 螺 旋 吡喃化 合物 掺杂 ￣ Ｊ Ｉ Ｐ Ｖ Ｂ 胶片中， 在
不 改变 现行夹 胶玻璃 工 艺的条 件下 ，制备 了有 机光
碎 片 将 被 牢 固地 黏 附 在Ｐ ＶＢ 胶 片 上 ，不 会 脱 落 伤
人 ， 因此 特别 适 用 于汽 车前 挡 风 玻 璃 和 高 层 建 筑 玻 璃 。夹胶 玻璃 中的Ｐ Ｖ Ｂ 胶 片还 能吸 收９ ９ ％以 上 的
变色玻璃
变色玻璃1.1概述：在适当波长光的辐照下改变其颜色，而移去光源时则恢复其原来颜色的玻璃。
又称光致变色玻璃或光色玻璃。
变色玻璃是在玻璃原料中加入光色材料制成。
此材料具有两种不同的分子或电子结构状态，在可见光区有两种不同的吸收系数，在光的作用下，可从一种结构转变到另一种结构，导致颜色的可逆变化，常见的含卤化银变色玻璃，是在钠铝硼酸盐玻璃中加入少量卤化银（AgX）作感光剂，再加入微量铜、镉离子作增感剂，熔制成玻璃后，经适当温度热处理，使卤化银聚成微粒状而制得。
当它受紫外线或可见光短波照射时，银离子还原为银原子，若干银原子聚集成胶体而使玻璃显色；光照停止后，在热辐射或长波光（红光或红外）照射下，银原子变成银离子而退色。
卤化银变色玻璃的特点是不容易疲劳，经历30万次以上明暗变化后，依然不失效，是制作变色眼镜常用的材料。
变色玻璃还可用于信息存储与显示、图像转换、光强控制和调节等方面。
1.2基本原理：变色玻璃为什么能变色？变色玻璃是怎样制成的？生产普通玻璃时，在原料中加入大约5％的光敏感物质（如氯化银）加入0.015％的氧化剂（如氧化铜），而后经过1500摄氏度的高温溶化后就制成了变色玻璃，这种薄利为什么会变色呢？由于氯化银和氧化铜的颗粒很小，又均匀地分布在玻璃中，当然不会影响透明度，但当遇到强光照射时，氯化银分解，产生许多银离子，阻止光线通过玻璃，使玻璃由暗变黑；而等到外界的光线变弱，在氧化铜的作用下，氯和银又重新化合成无色的氯化银，玻璃颜色于是由深变浅。
含有溴化银(或氯化银)和微量氧化铜的玻璃是一种变色玻璃.当受到太阳光或紫外线的照射时,其中的溴化银发生分解,产生银原子( AgBr==Ag+Br ).银原子能吸引可见光,当银原子聚集到一定数量时,射在玻璃上的光大部分被吸收,原来无色透明的玻璃这时就会变成灰黑色.当把变色后的玻璃放到暗处时,在氧化铜的催化作用下,银原子和溴原子又会结合成溴化银( Ag+Br==AgBr ),因为银离子不吸收可见光,于是,玻璃又会变成无色透明.这就是变色玻璃变色的基本原理.1.3用途及原理：1.3.1光致变色玻璃用变色玻璃制作窗玻璃,可使烈日下透过的光线变得柔和且有阴凉之感.变色玻璃也可用于制作太阳镜片.在通常条件下，玻璃是透明的。