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智能液晶调光玻璃的原理

2021-06-22 19:00:18

  智能液晶调光玻璃的应用越来越多,无论是在建筑还是汽车领域,这种能够随心所欲调控透明度的玻璃一直给人一种“黑科技”的感觉,那么它的神秘原理究竟是什么呢?

  

  从结构上看,这种玻璃是将聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal,PDLC)封装在两层玻璃之间,形成一个夹层。那么为什么在玻璃间封装了液晶,就这么“智能”了呢?这就需要知道液晶是什么。

  

  液晶即液态晶体,它的性质介于常规液体和固态晶体之间。例如,液晶可以像液体一样流动,但是其分子又可以像晶体一样有取向。

  

  因为液晶具有流动的性质,所以只需要施加很小的力就可以使液晶分子运动。液晶分子极易受外加电场的影响而产生感应电荷,利用这个特点,可以给液晶施加一静电场,让其产生感应电荷进而产生静电扭力,使液晶分子定向排列,从而达到特定的光学效果。当撤走施加于液晶的电场时,液晶分子将凭借自身的弹性和黏性,迅速地恢复到原来未加电场时的状态,所以液晶分子具有响应快的特点。

  调光玻璃

  手机、电脑中常见的液晶显示屏就用到了液晶的这些性质。两块偏振片呈90°放置,中间注入液晶。不给液晶分子通电时,液晶分子呈螺旋状排列,光沿着液晶分子的间隙扭转90°,所以能透过上方的偏振片;通电时,液晶分子在电场作用下垂直偏振片,光会顺着液晶分子的间隙直线前进,所以光透不过上方的偏振片。

  

  液晶显示器的原理,P1、P2是偏振片,G是玻璃层,E1、E2是导电板

  

  手机、电脑的液晶屏是透射显示,而电子手表则是反射显示,原理也类似。

  

  1、5是垂直放置的偏振片,2、4是透明导电玻璃,3是液晶,6是反光镜

  

  而酒店里面的调光雾化玻璃也是利用了液晶在电场下会定向排列的特性。在聚合物分散液晶中,液晶被分散到液体聚合物中,然后将液体聚合物固化。聚合物固化后,液晶与固体聚合物不相容,所以在聚合物中是以小液滴的形式存在。就像下图中所示的一样,小液滴内有许多液晶。生产的时候将液晶与液体聚合物的混合物注入两层玻璃(或塑料)之间,再将其固化,就成了夹层结构。

  

  图中的PDLC膜被有透明导电玻璃(比如氧化铟锡)涂层的PET膜所包围

  

  没有施加电压的情况下,液晶是随机排列的,这时光线照到电控雾化玻璃上会发生散射,就像遇到了磨砂玻璃一样。外观上看起来是乳白色的,透光但不透明。当在电极上施加电压时,两块玻璃之间产生的静电场让液晶平行排列,使得光线得以透过液晶形成的小液滴而只发生很少的散射。理论上讲这种玻璃的透明程度可以通过调节所施加的电压来控制,低电压下少量液晶平行排列,只让少部分光通过。

  

  除了聚合物分散液晶,能达到类似效果的还有悬浮粒子(Suspended-particle devices,SPD)和微型百叶窗(Micro-blinds)。

  

  悬浮粒子的原理和聚合物分散液晶很像:两片玻璃(或塑料)之间是液体夹层,有棒状纳米颗粒悬浮于夹层的液体中。当不施加电压时,悬浮粒子会随机分布,阻挡和吸收光线;施加电压后,悬浮粒子会定向排列让光线通过。调节电压可以调节悬浮粒子的排列方向,从而调节玻璃的透光量。

  

  悬浮粒子智能玻璃的原理

  

  至于微型百叶窗,则是在透明导电玻璃上沉积一层微米级的卷曲电极。因为微型百叶窗是微米级的,所以肉眼几乎看不见它。电压可以控制卷曲电极是卷曲还是展开,从而控制透光量。

  

  调光玻璃就是通过电控、光控等进行玻璃透明与不透明的切换的一种玻璃,现在已经渐渐进入家庭装修里面了,下面我们来看看调光玻璃保养技巧有哪些:

  

  1防碰撞

  

  平时不要用力碰撞玻璃面,为防玻璃面刮花,zui好铺上台布。在调光玻璃家具上搁放东西时,要轻拿轻放,切忌碰撞。

  

  2摆放固定

  

  调光玻璃家具zui好安放在一个较固定的地方,不要随意地往返移动,要平稳放置物件,沉重物件应放置玻璃家具底部,防止家具重心不稳造成翻倒。另外,要避免湿润,阔别炉灶,要与酸、碱等化工试剂隔绝,防止侵蚀变质。

  

  3毛巾擦拭

  

  日常清洁时,用湿毛巾或报纸擦拭即可,如遇污迹可用毛巾蘸啤酒或温热的食醋擦除,另外也可以使用目前市场上出售的玻璃清洗剂,忌用酸碱性较强的溶液清洁。冬天调光玻璃表面易结霜,可用布蘸浓盐水或白酒来擦拭,效果很好。

  

  4牙刷擦拭

  

  有花纹的调光玻璃玻璃一旦脏了,可用蘸有清洁剂的牙刷,顺着图样打圈擦拭即可去除。此外,也可以在玻璃上滴点煤油或用粉笔灰和石膏粉蘸水涂在玻璃上晾干,再用干净布或棉花擦,这样玻璃既干净又明亮。

  

  5洗涤剂清洁

  

  使用喷有洗涤剂的湿布也可以让时常沾满油污的玻璃变干净。首先,将艺调光玻璃全面喷上清洁剂,再贴上保鲜膜,使凝固的油渍软化,过十五分钟后,撕去保鲜膜,再以湿布擦拭即可。要想保持调光玻璃光洁明亮,必需常常动手清洁,玻璃上若有字迹,可用橡皮浸水摩擦,然后再用湿布擦拭;玻璃上若有油漆,可用棉花蘸热醋擦洗;用清洁干布蘸酒精擦拭玻璃,可使其亮如水晶。


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