光致变色玻璃-课件(PPT演示稿).ppt

1 光致变色玻璃概念光致变色: 光照射时产生吸收而变暗,照射停止后褪色复明的现象。光致变色材料: 出现可逆的或不可逆的显色、消色现象的物质。光致变色玻璃(光色玻璃): 受蓝紫、紫外等短波长光或日光照射后,玻璃能够在可见光区产生光吸收而自动着色,着色深度会随光照的强弱而改变;光照一旦停止又可逆地自动恢复到初始的透明状态。 2 许多有机物有机物、无机物无机物有光致变色性能,但是光色玻光色玻璃璃优于其他光色材料其他光色材料。例如, 光色玻璃光色玻璃可以长时间反复变色反复变色而而无疲劳(老化)现象,而且机械强度机械强度好, 化学稳定性化学稳定性好,制备简单,可获得稳定的、形状复杂的制品。 结构原理:由于含有光辐照所致可逆的亚稳态色心。一定波长激活辐射,玻璃生成色心即产生着色, 激活辐射去除,色心破坏即褪色,激活-破坏(变暗-复明)往复循环而不疲劳。 4 光色玻璃的分类光色玻璃变色的特性是由其含有的亚稳态色心而产生的。在一定波长的激活辐射作用下,玻璃生成色心即产生着色;当激活辐射去除后,色心破坏又使玻璃褪色,主要包括同相(均相)型光色玻璃和异相型光色玻璃。异相型光色玻璃: 色心是与基质玻璃不同的光敏晶相物质,其中最适宜的光敏材料是卤化银、卤化铜、卤化镉晶体,其中卤化银光色玻璃的光致变色效果最好。同相(均相)型光色玻璃: 色心与基质玻璃是同相的。主要是掺加可变价的 Ce 、 Eu 等元素,这些元素在紫外光照射下产生 4f~5d 的电子跃迁,形成能吸收蓝紫色光波的亚稳态色心,在强光照射下, 玻璃由浅黄色变深黄褐色,在弱光照射时, Ce 3+、 Eu 3+色心恢复到原来的电子态,玻璃恢复到高透明状态。 变色原理光色玻璃的光色特性是许多可变量的函数,这些可变量包括玻璃的基础组分、光敏相的种类和聚焦状态、分相热处理条件以及其他许多因素。光色玻璃是受到照相化学原理的启示研制的。在照相中,入射光子将胶卷上的银离子分解成为银原子和卤素,通过显影的化学反应,把卤素从原来的位置扩散出去,这一过程是不可逆的。 6 无光照时,卤化银光色玻璃中的亚微观晶相对光的散射极小,玻璃呈现高度透明状态。在光照下,卤化银产生光化学反应而析出游离态银原子和卤素原子, 生成的银原子聚集在一起,生成胶体银(Ag)n ,在可见光区引起透过率减少(暗化或着色),反应可表示为: 照射停止后,银原子与其附近的卤素原子发生可逆化合反应,又形成透明的亚微观晶相卤化银,玻璃恢复透明状态,这种光致变色的过程是可逆的。 78 CIE 1931 XYZ 系统色品图 9 ?玻璃基础组成: 碱金属离子半径增加,吸收带峰值向长波区域漂移。?卤化银种类:卤素原子序数增加,光吸收峰向长波区域移动。?敏化剂:氧化亚铜( Cu 2+ ,Cu 1+) 影响光色互变性(变暗和复明速率)的因素: 10 梯度变色玻璃镜片:透射光随镜片位置不同而发生衰减。方法: 将“未成核”玻璃放入温度梯度场,产生有效的卤化银晶粒分布。(从下到上晶粒逐渐增大— 2~50nm , 变暗程度越来越深)。