光致变色玻璃.ppt

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1、2.2光致变色玻璃2.2.1、概述1、光色效应（光致变色现象）：物质在适当波长的光辐照下改变其颜色或暗化，而停止照射时则恢复到原来的状态的现象。这一过程可以下列方程式表示：hν1A(λ1)→B(λ2)←hν2系统A到B的转变取决于波长。Marckwald最早提出光色性的概念，即物体在电磁辐射作用下颜色的可逆变化。具有这种光色性的材料就称为光色材料。已发现的许多光色材料可分成两类，包括：①有机化合物②含有Zn、Cd、Hg、Cu和Ag的某些无机材料产生光色效应的原因：这些材料中存在两种不同的分子或电子结构状态，在可见光区具有两种不同的吸收系数。在光的作用下，可以从一种结构状

2、态转变到另一种结构状态，导致颜色的可逆变化。但在经历反复的明暗变化后，它们会出现疲劳现象，因而在使用过程中逐渐失效。2、光色玻璃的优点①避免疲劳现象（卤化银光色玻璃经过3年30万次反复照射变暗仍无疲劳现象）②易制成各种所需尺寸和形状③耐化学侵蚀、耐磨、耐一定高温3、用途：①光色（变色）眼镜（已商品化）②信息存贮与显示（写入和擦除简单）③光开关④光强的控制和调节（自动调节房间或汽车内的亮度）⑤生物医学：新型牙齿修补材料（修补填充材料经光照后可与牙齿明显区分开来，从而有利于更换填充材料而不伤害牙齿本身。国际上对光色玻璃的开发研究主要集中在四个方面：①稀土离子激活（掺杂Ce3

3、+和Eu2+）的硅酸盐玻璃②掺杂钼酸银或钨酸银的硼酸盐玻璃③掺杂卤化银的硼硅酸盐玻璃（应用最广）④掺杂卤化铜或卤化镉的硼硅酸盐玻璃⑤有机无机复合光色材料（有机正硅酸乙酯TEOS中加入可溶性的AgNO3、CuCl、CuBr等，用溶胶－凝胶法制备薄膜）2.2.2、含卤化银的玻璃1、卤化银光色玻璃的组成和制备特征：基础玻璃中形成胶状卤化银微晶，玻璃的光色特性主要取决于它的组成和热历史。为了显示光色性，加入配合料中的银组分在基础玻璃中必须以卤化银析出而不是以银胶体形式析出。有许多基础玻璃能析出卤化银，除研究最多的碱铝硼硅酸盐玻璃可制成透明的光色玻璃外，其它还有碱硼酸盐、碱土硼酸

4、盐、碱磷酸盐、碱土磷酸盐、重金属铅硼酸盐和硼磷酸盐等。但是，不论那个组成都是以R2O、Al2O3、B2O3、SiO2为主要成分的碱铝硼硅酸盐玻璃为基础玻璃的。编号SiO2Na2OAl2O3B2O3Li2OPbOBaOZrO2AgClBrFCuOCdO160.110..99.520.00.400.100.170.84262.810.010.015.90.381.702.50.016359.214.99.416.01.500.600.450.015458.710.09.020.00.180.550.101.350.0160.01552.41.86.920.02.64.88.

5、22.10.310.660.230.016650.11.86.819.52.54.78.04.60.300.590.110.016表2－1卤化银光色玻璃的组成（wt%）热处理方法将含有银离子和卤素离子的均匀玻璃在400～800℃保温15min～4hr，就会析出卤化银微晶而使玻璃获得光色性。电子显微镜研究表明：有效的微晶范围为80～150Å。微晶粒度尺寸的影响：粒度<下限80Å，达不到较好的变暗效果；粒度>上限150Å，玻璃会发生乳浊（不透明）光色玻璃除了用熔融法制备外，也可用离子交换法制备：将含卤素、Cd、Cu的R2O－Al2O3－B2O3－SiO2基础玻璃于1450℃

6、熔融成型后，浸入AgNO3的熔盐中，在一定温度（退火温度以上100℃到软化温度以下100℃）范围内，使玻璃中的Na+和熔盐中Ag+进行离子交换；再经热处理（300～600℃），使Ag+与X聚集成AgX微晶体。（此法优点：可以提高基础玻璃的熔化温度而避免银盐的挥发损失，表面层的Ag+浓度较高。）还可用反应溅射法：将基质玻璃保持在1.9×10－7托的真空度中，在纯氧或氧氩气氛中，用离子束对Ag、Ta、W阴极进行轰击，在基质玻璃上形成Ag2O或Ag2O－Ta2O5，Ag2O－WO3或Ag2O－Ta2O5－WO3薄膜，再于8N的HCl之中浸洗，分别于300℃/0.5hr（Ag2

7、O膜）及600℃/1hr（Ag2O－Ta2O5－WO3膜）进行热处理。真空沉积法：将普通窗玻璃在10－5托真空度，使AgBr沉积在表面，而用SiO2或MgF2膜保护AgBr膜。以上三种方法主要用于制备光色玻璃薄膜。卤化银光色玻璃的形成和着色玻璃经紫外线或短波长可见光辐照后会变暗，移去光源后则回复到原来状态，这一过程可由下式表示：光照nAgX=nAg0+nX0暗处这一过程与照像胶片曝光时的光解反应相似。所不同的是：照像胶片光解后，Br0与Ag0分离而形成稳定的银胶体，而在玻璃中由于其致密性，卤素原子不能扩散离开银原子而仍处于它的周围，因此，