[发明专利]基于温敏型头发状纳米水凝胶微球相变的仿生智能玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度敏感型仿生智能玻璃，特别是涉及一种基于头发状水凝胶微球体系纳米级相变的温度敏感型的自响应智能玻璃。

背景技术

智能材料（Intelligent material），是一种具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断的能力，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。仿生命感觉和自我调节是智能材料的重要特征。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大变革。

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电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。

智能玻璃是一种符合环保需求的产品。在全球能源紧张、绿色环保的强大发展趋势下，智能玻璃在下一代的绿色环保建筑材料中将发挥重要的应用。美国商业部和玻璃行业专家预测：玻璃工业的第三次具有里程碑意义的重大发展非智能玻璃莫属！目前国际上已有相关的产品出现。据报道，美国纽约的世贸中心使用了智能玻璃。

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光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得让太阳光透过智能玻璃进入建筑物内。当温度高于人们感到舒适的温度时，如24-25℃，智能玻璃就会快速由透明转变为不透明，智能地屏蔽掉太阳光，从而对建筑物内部温度进行调节，但同时并不影响室内的采光。这样就能实现对建筑物内部温度的智能控制。

温度敏感型智能温控玻璃材料具有非常广阔市场前景，小到人们佩戴的太阳镜，大到建筑业，如高级大厦、住宅和机场码头的窗户屋顶等，以及汽车、火车、轮船及飞机等交通工具的舷窗及防护膜，均有广泛的应用潜力。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Pro-display公司，该公司的产品称为可转变的智能玻璃材料（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。

关于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，使得整个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在高于临界温度的条件下，温度敏感高分子会沉淀下来，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之间构成，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，因而这种玻璃的环境稳定性很差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于温度响应型头发状水凝胶微球体系纳米级相变的温度敏感型仿生智能玻璃，所述的智能玻璃具有很好的环境稳定性、使用寿命、快速的相应能力以及可逆的往返使用性能。