本发明专利技术公开了一种基于水凝胶体系纳米级相变的温度敏感型智能玻璃，在临界温度下产生透明与不透明之间的相互转换，由温度响应的网络互穿结构水凝胶置于两片或多片玻璃之间构成。所述的水凝胶由水溶性交联高分子网络,温度响应型高分子和水或无机盐水溶液构成，温度响应型高分子贯穿于交联高分子网络结构中；在低于临界温度时，水凝胶形成均一体系，当高于临界温度时，温度响应型高分子与水溶性交联高分子网络出现纳米级相分离。本发明专利技术的智能玻璃，温度响应型高分子在交联网络中形成网络贯穿结构，实现分子级别的均匀分布，利用温度变化时温度响应型高分子的溶解性变化产生的水凝胶体系纳米级相变，从而在外观上呈现透明到不透明的相互转变。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种智能光学复合材料，特别是涉及一种基于水凝胶体系纳米级相变的温度敏感型智能玻璃。
技术介绍
智能材料是指模仿生命系统，能感知环境变化，并能根据所感知的环境参数及时调整或改变材料自身的性能参数，作出所期望的并能与变化后的环境相适应的变化的复合材料或材料的复合。仿生命感觉和自我调节是智能材料的重要特征。随着时代的发展，建筑物的智能化建设会愈加深入，智能建筑的内容与涵义随着科技的发展不断延伸，其功能也在不断扩展，以满足人们日益增长的各种需要。有关预测表明，在本世纪中叶，建筑业将步入高科技建材时期，以智能建筑材料为代表的新型建材将成为主流。在众多的建筑材料中，玻璃发挥越来越重要的作用。玻璃作为建筑采光材料具有不可替代性，玻璃及其深加工制品作为装饰装修材料的应用正在逐年扩大，利用玻璃材料独具的光学特性制造的多功能材料将会在节能绿色建筑中扮演重要角色。除了传统的节能玻璃制作工艺，如中空玻璃、吸热玻璃和热反射玻璃以外，近年来出现了很多的新技术、新产品，如光致变色玻璃、热变色玻璃、液晶玻璃、电致变色玻璃和电泳玻璃等。温度敏感型智能玻璃能随环境温度呈现由透明到不透明的相互转变。当温度低于设定的温度时，温度敏感型智能玻璃具有良好的光透性，当温度高于设定的温度时，该材料对可见光或不可见的透过率将大幅下降，智能玻璃将变得不透明。温度敏感型智能玻璃可作为智能型温控节能材料广泛用于智能建筑中。在温度低的季节，温度敏感型智能玻璃能够最大限度的让太阳光透过智能玻璃进入建筑物内部。当室内温度高于人们感到舒适的温度，如M_25°C时，智能玻璃将由高透过率的透明状态转变为低透过率或不透明，这时太阳光将最大程度地被反射。这样就能实现对建筑物内部温度的智能控制。还可以人为对智能玻璃加热，促成智能玻璃由透明到不透明转变，从而对建筑物内部温度进行调节。温度敏感型智能玻璃具有非常广阔的市场前景，除了作为智能建筑材料，如建筑业中用于大厦、高级住宅、机杨和码头等的窗户和玻璃幕墙外，小到人们佩戴的太阳镜，大到汽车、火车、轮船及飞机等交通工具的舷窗及防护膜，均有广泛的应用领域。目前国内外已有智能玻璃的概念性产品出现。国外有代表性的是英国的ftO-display公司，该公司的产品称为可转变的智能玻璃(switchable intelligent glass)，已经在美国纽约的新世贸大厦得到应用。我国智能玻璃的代表性厂商是南京的南京智显科技有限公司和北京伟豪智能玻璃有限公司。目前，上述产品在技术上都是以液晶为敏感材料制备的。众所周知，液晶是制备平板液晶电视的材料。而现有的智能玻璃由于采用了制备平板液晶电视显示材料的技术，因此价格非常昂贵。据报道，国外产品价格约合15000人民币/平方米，国内产品的价格最少在3000元-10000元/平方米。有关采用温度敏感高分子材料的温度敏感智能玻璃已有报道。一种方法是将温度敏感高分子聚氮异丙基丙烯酰胺水溶液灌注于玻璃夹层制得温度敏感的玻璃。在温度高于临界值时，温敏型高分子就会析出，使得高分子溶液变得浑浊，从而达到玻璃由透光到不透光的转变。但是这种玻璃如果长时间处于高于临界点温度的条件下，温度敏感高分子会沉淀下来，并难以恢复原状，使智能玻璃不具有重复使用功能。另一种温度敏感的智能玻璃是将聚异丙基丙烯酰胺制备的网络结构高分子置于玻璃间构成，然而聚异丙基丙烯酰胺胶体在长时间高于临界温度条件下会产生收缩，并将吸收的水分排挤出来，使得这种玻璃的环境稳定性很差，很难重复使用。高分子功能性凝胶的应用引起了人们越来越广泛的关注。功能性凝胶能感知外界环境(如温度、PH值、光、磁、电或压力等)微小的刺激或变化，同时自身能产生相应的化学性质和物理结构变化。对于这类智能性高分子凝胶，主要应用于药物载体上，在药物缓释、蛋白质的分离提纯、活性酶的包埋等生物医学领域得到了广泛研究和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于水凝胶体系纳米级相变的温度敏感型智能玻璃，采用温度敏感型水凝胶为敏感材料，基于水凝胶体系由于温度变化产生的纳米级相变，即水凝胶体系由互容性良好的均一体系产生纳米级相分离或其可逆变化，具有在光学上透明与不透明之间相互转换这一特殊的性质，其在400纳米一 1000纳米波长光的透过率明显改变而制得的一种仿生智能型光学复合新材料。本专利技术的智能玻璃具有更好的环境稳定性和使用寿命，快速的响应能力及可逆的往返使用性能。本专利技术的智能玻璃将温度响应型高分子，在分子水平贯穿于水溶性交联高分子网络中，构成温度敏感的水凝胶。在温度低于特定的温度时，温度响应型高分子与水溶性交联高分子网络构成均相体系，水凝胶具有良好的光透过性；当温度高于特定的温度时，温度响应型高分子发生溶解性变化，与交联高分子网络出现纳米级相分离，同时形成的纳米粒子具有很低的光透过性，纳米粒子将光波反射和漫射，水凝胶呈现由透明到不透明的相互转变。利用这一特殊的性质，可制得具有非常广阔的市场应用前景的温度敏感型智能玻璃。本专利技术采用如下技术方案一种基于水凝胶体系纳米级相变的温度敏感型智能玻璃，在临界温度下产生透明与不透明之间的相互转换，其特征在于所述的智能玻璃由温度响应的网络互穿结构水凝胶置于两片或多片玻璃之间构成。所述的温度敏感型智能玻璃在透明状态时，波长100 - 400纳米的光透率小于 30%，波长400 - 1000纳米的光透率大于60%，当温度敏感型智能玻璃转变为不透明状态时， 波长100 - 400纳米的光透率小于5%，波长400 - 1000纳米的光透率小于30%，绝大多数的光被反射和漫射。所述的温度响应的网络互穿结构水凝胶由水溶性交联高分子网络(A)，温度响应型高分子(B)和水或无机盐水溶液(C)构成，温度响应型高分子(B)贯穿于交联高分子网络(A)结构中，在温度低于特定温度时，水溶性交联高分子网络(A)与贯穿其中的温度响应型高分子(B)都在水或无机盐水溶液(C)中有良好的溶解性，为相容的均一体系，呈现良好的透明性，当温度高于特定温度时，贯穿的温度响应型高分子(B)在水或无机盐水溶液(C) 中溶解性变差，并与水溶性交联高分子网络(A)不互容，出现纳米级相分离，从而呈现不透明性。所述的临界温度是指温度敏感型智能玻璃发生透明到不透明转变，或不透明到透明转变的特定温度，也即温度响应的网络互穿结构水凝胶发生纳米级相变的温度。所述的临界温度在0 — 50°C之间。水凝胶是以水为分散介质的凝胶，系由水溶性高分子形成能遇水膨胀的交联聚合物，是一种高分子网络体系。形成水凝胶的合成高分子包括聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酸、 聚(甲基)丙烯酰胺等。网络互穿(IPN)结构是一种改性的聚合物结构，包括全互穿网络 (full-IPN)和半穿网络(semi-IPN)两种。网络互穿(IPN)结构的特点在于含有能起到“强迫相容”作用的互穿网络，不同聚合物分子之间相互缠结形成一个整体，不能解脱。在IPN 中不同聚合物存在各自的相，聚合物之间并没有发生化学结合。本专利技术采用的温度响应的网络互穿结构水凝胶体系中，温度响应型高分子(B)在水溶液中某个特定的温度出现由溶解到不溶解的转变。由于温度响应型高分子(B)溶解性的变化，所述的水凝胶体系在临界温度发生纳米级相分离。本专利技术的网络互穿结构水凝胶中，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于水凝胶体系纳米级相变的温度敏感型智能玻璃，在临界温度下产生透明与不透明之间的相互转换，其特征在于所述的智能玻璃由温度响应的网络互穿结构水凝胶置于两片或多片玻璃之间构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：付国东，
申请(专利权)人：付国东，
类型：发明
国别省市：32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。