[发明专利]一种透明度可调的膜及其用途

说明书

本发明提供一种透明度可调的膜，所述膜为智能软材料膜，所述智能软材料膜均匀等厚，所述的膜具有规则波状褶皱，所述波状褶皱的波长与幅值在膜上处处相等，所述波状褶皱的波长受膜的厚度、施加外场激励前的应力状态调控。本发明所述的透明度可调的膜利用其本征应变产生规则的波状褶皱，通过控制外场激励的大小来定量地调节膜的透明度。将本发明中所述的透明度可调的膜运用在防窥玻璃上，大大提高了防窥玻璃的可操作性和智能化，形成透明度可调的智能防窥窗户，成本低，通电后断开开关仍可保持调节后的透明度，节能环保。本发明所述的透明度可调的膜还可以运用在在光学器件和光学传感器等方面，尤其在智能光栅上的运用，可以有效改善光栅的可操作性。

技术领域

本发明涉及智能软材料领域，具体涉及一种透明度可调的膜及其用途。

背景技术

智能软材料的研究和应用是当今社会科技发展的重要领域，通过材料与结构相结合的设计，可以提供快速响应、轻质、廉价的调光器件。智能软材料膜，如介电高弹体膜有很多优点，包括高能量密度、快速响应、没有噪音、重量轻、成本低等。现有的文献中利用智能软材料膜可以做人工肌肉、自适应镜头、蠕动泵、发电机等。典型的介电高弹体驱动器由一张介电高弹体膜和涂覆膜两面的柔性电极组成。当在膜两面施加高电压时，膜的面积会扩张并且厚度减小，产生离面变形时可以指导一些结构的设计。

智能软材料膜受到压应力时很容易产生褶皱。现有的技术中，刘学进等人的文章中将介电高弹体膜进行等双轴预拉伸后粘在刚性框架上，对被固定后的膜，部分涂覆一些碳膏在膜两面，施加电压可以产生褶皱。他们的褶皱并不均匀，不能够定量描述，并且膜不能整体产生褶皱，不能调节膜整体透明度。(JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE,2016,133(14):43251-43258)

SamuelShian等人在介电高弹体膜(VHB4905)表面分散一些金属纳米线，施加电压会使得膜产生形变，纳米线会随着介电高弹体基体的变形而改变分散形貌，从而影响膜透光，透明度会改变。这类膜并不是靠施加激励后产生规则褶皱来改变透明度，在VHB表面分散金属纳米线，工艺复杂，成本昂贵。(SoftMatter,2016,12(13):3137-3141)

MilanShrestha等设计了一类可调节透明度的玻璃，利用的是调节透明膜表面的微小褶皱。首先将透明的介电高弹体膜(VHB4905)进行径向预拉伸，然后在膜表面电子束蒸镀一层厚度为50nm的氧化锌膜，然后释放预拉伸，会产生褶皱。通过VHB表面和氧化锌膜产生褶皱可以调节复合膜的透明度。这类调节膜透明度的方法，是在力场驱动下产生褶皱，其次褶皱只在VHB基体的表面产生，整个介电高弹体膜并未全部产生褶皱。这类膜的生产工艺复杂，成本高，并且调节透明度的方法不够智能，不方便。(Optics Letters,2016,41(19)：4433-4436)

玻璃一般为透明的，最常用的功能是透光、透视。在需要保护个人隐私的情况下，会配合窗帘使用。有些场所直接安装磨砂玻璃，既可以保护隐私，又可以保留一定的采光。如中国专利CN204252752所述的一种智能隐秘窗户由支撑框体、变色玻璃和控制器三部分构成，变色玻璃设置在支承框架内部，平板玻璃和钢化玻璃之间有一层电致变色膜，三者复合成变色玻璃，通过控制器外接电源随时调整窗户的透明度和采光情况，隐秘性好，调整灵活，但由于电致变色膜成本较高，难以普及。如中国专利CN202929326和CN202472180，均用到液晶层来制造调光玻璃，可防窥，但生产成本昂贵，且需要持续供电。

发明内容