智能玻璃應用淺析

金娟　黃敏

摘 要 本文對智能玻璃的潛在市場應用分析，如建筑、汽車行業，旨在順應國家節能減排政策，提升用戶體驗，提高顯示行業產品附加值及公司競爭力。通過本文，人們可以對智能玻璃的應用有基礎的了解。

關鍵詞 智能玻璃 節能減排 體驗 性能

一、智能玻璃簡介

智能玻璃是一種新型的功能玻璃。近幾年來，智能玻璃的應用、開發、研究非常活躍。最初，智能玻璃的應用范圍僅限于建筑施工領域，并且與物聯網、光熱傳感器等概念相結合，實現自主的智能調控。如今，除建筑施工領域外，智能玻璃已拓展至航空、鐵路、海運及汽車領域。

在建筑施工領域，智能玻璃可減少辦公大樓和居民住宅等建筑物在夏季保持涼爽和冬季保持溫暖而必須耗費的大量能源。裝上智能玻璃的建筑物減少供暖和制冷需用能量的25%、照明的60%、峰期電力需要量的30%。智能玻璃的特點是，當太陽在中午，朝南方向的窗戶隨著陽光輻射量的增加會自動變暗。與此同時，處在陰影下的其他朝向窗戶開始明亮。人們不必為遮擋驕陽配上暗色或裝上機械遮光罩了。嚴冬，這種朝北方向的智能窗戶能為建筑物提供70%的太陽輻射量，讓人們獲得漫射陽光帶來的溫暖。

在汽車領域，目前正在開發用在未來轎車上的智能玻璃，裝有智能玻璃的汽車會有更好的隱私和節能效果。它不僅起到美化作用，還將為現代汽車增添映像功能，以及利用透明顯示技術將功能集成在車載玻璃上。

二、智能玻璃的分類

智能玻璃按照技術類型主要分為聚合物分散液晶（PDLC）、電致變色（EC）、懸浮粒子（SPD）三種。

聚合物分散液晶（PDLC）是液晶以微米量級的小微滴分散在有機固態聚合物基體內，由于由液晶分子構成的小微滴的光軸自由取向，其折射率與基體的折射率不匹配，當光通過基體時被微滴強烈散射而呈現不透明的乳白狀態或半透明狀態。施加交流電場可調節液晶微滴的光軸取向，當基體和微滴折射率相匹配時，呈現透明狀態。除去電場，液晶微滴又恢復最初的散光狀態，從而實現調光。PDLC產品主要用于室內隱私墻，目前屬于較低端類型產品。

電致變色（EC）技術，指已實現產業化的全固態電致變色技術。這種由基礎玻璃和電致變色系統組成的裝置利用電致變色材料在電場的作用下引起的透光（或吸收）性能的可調性，可實現由人的意愿調節光照度的目的。同時，電致變色系統通過選擇性地吸收或反射外界熱輻射和阻止內部熱擴散。玻璃基板上鍍有若干功能層，上下導電層之間夾有電致變色層、離子導體層和離子儲存層。以國外市場上常用的電致變色材料三氧化鎢為例，在透明狀態下，三氧化鎢變色層為空心立方結構，該結構下，只吸收少量的可見光和紅外光。在直流低壓的驅動下，鋰離子進入三氧化鎢的晶格，形成實心立方結構。該結構下，EC玻璃可以吸收98%以上的可見光和99%以上的紅外光，從而實現對可見光和紅外光的調節。改變施加電壓的方向，鋰離子可以可逆地摻雜或者去摻雜，進而實現EC膜著色褪色的循環。

懸浮粒子（SPD）技術，將具有取向光吸收特性的粒子分散在懸浮液中，斷電時由于布朗運動粒子隨機排布，可以吸收99%以上的可見光。當SPD膜被施加110V的交流電壓時，粒子在電場的作用下發生取向排列，進而光線得以透過。

三、智能玻璃的性能

第一，隱私保護功能：智能玻璃的最大功用是隱私保護功能，可以隨時控制玻璃的透明或者不透明狀態。

第二，映像功能：智能玻璃還是一款非常優秀的投影硬屏，在光線適宜的環境下，如果選用高流明投影機，投影成像效果非常清晰出眾（建議選用背投成像方式）。

第三，具備安全玻璃的優點，包括破裂后防止碎片飛濺的安全性能，抗擊打強度高。

第四，環保特性：智能玻璃中間的調光膜及膠片可以隔熱，阻隔99%以上的紫外線及98%以上的紅外線。屏蔽部分紅外線減少熱輻射及傳遞，而屏蔽紫外線可保護室內的陳設不因紫外輻照而出現褪色、老化等現象，保護人員不受紫外線直射，避免患上紫外線直射引起的疾病。

第五，隔音特性：智能玻璃中間的調光膜及膠片有聲音阻尼作用，可阻隔部分噪音。

四、智能玻璃的應用

近年來，隨著能源的緊張，節能材料的研究和開發成為人們廣泛關注的一個重要問題。智能玻璃可動態調節太陽能的輸出輸入和可見光譜，還可作為汽車等交通工具的擋風玻璃和大面積顯示器，在建筑、運輸及電子等工業領域有廣泛的應用前景。

（一）住宅應用

外部設置。陽臺飄窗加增調光玻璃，可在樓宇林立人皆可窺的較差的私密性方面進行革命性的改善。日常情況下，調節到透明狀態，保持透亮采光；隨意狀態下，為保持安全感，可調節到不透明狀態，卻依然有陽光可親近，一舉兩得。

室內空間隔斷。利用調光玻璃分隔房間，改善空間布局，既能提高光亮調節自由度，又能保證不同區域的私密性，會得到意想不到的效果。

作為小型家庭影院幕布使用，將幕布、屏風有效結合（原理同商務投影幕布相同）。

在選用安全電壓的前提下，將調光玻璃作為浴室、衛生間隔斷，不僅使布局敞亮，又能很好地保護隱私。

（二）商務應用

投影幕布作用。在透明狀態下可以顯示背景裝飾圖畫，或者作為會議室的玻璃墻；在不透明狀態下可替代成像幕布，并具備畫面清晰的特點。這樣一來，就打破了傳統水泥墻面的功能壟斷局面，并且實現多重作用。

辦公區域、會議室、監控室隔斷。即使是偌大的辦公區，被數面墻體或磨砂玻璃隔斷也會顯得狹小憋悶，全部采用通透的玻璃設計又缺乏商務保密性。這時一種可以調節透明光度的玻璃就可以解決上述煩惱，監控室、會議室、商務洽談等辦公區域可調節為全光照透明狀態，在需要時，只要輕輕按動遙控器，則可讓整個區域從周圍人的目光中徹底模糊掉。

（三）車載應用

未來車內的路線導航、標記和信息系統，駕駛員可以直接從擋風玻璃上得到，同時還可以在霧雨天氣里看到1英里以外的景物。目前，向車企提供智能玻璃的業內參與者數量呈現大幅增長的態勢。此外，中國、印度等國家的汽車市場潛力巨大，許多智能玻璃制造商正嘗試向這類新興市場拓展。智能玻璃在汽車領域的應用較廣，包括后視鏡、側視鏡、車頂、風擋、背光燈、側燈。估計未來智能玻璃將在汽車領域擁有健康增長的潛力。有關機構估計，在2018—2028年，車用智能玻璃市場的復合年增長率（CAGR）將相當可觀。

（四）醫療機構應用

智能玻璃可取代窗簾，起到隔斷與隱私保護的作用，堅實安全，隔音消雜，更有環保清潔不易污染的好處，為醫護工作者和患者除去顧慮和心理壓力。

（五）商品展示及商業廣告

玻璃展示窗，不透明時保護商品或投影廣告；透明時展示商品，并可設立時間互換。可應用于商場、銀行、珠寶店及博物館、展覽館的櫥窗。

總之，調光玻璃的應用場所非常廣泛，覆蓋行政辦公、公共服務、商業娛樂、家居生活、廣告傳媒、展覽展示、影像、公共安全等諸多領域，也正契合國家“十三五”節能減排規劃。

近年來，隨著國民經濟的持續高速增長，技術進步及市場的成熟，智能玻璃也開始步入各個應用領域。相信在不久的將來，這種實用的高科技產品會走進千家萬戶，讓人們追求的低碳、健康、舒適、便捷的生活方式成為現實，實現人類向往的充滿智慧、更加美好、幸福的物聯網時代。

（作者單位為京東方科技集團股份有限公司）