氧化鎢,作為智能窗的核心“秘密武器”,在材料科學領域中猶如一顆璀璨的明星,閃耀著獨特的光芒。它的化學式為WO?-x,是一種由鎢元素和氧元素緊密結合而成的化合物。其外觀呈現出多樣的色彩,常見的有淡黃色、黃色、橙黃色、藍色和紫色,如同被大自然賦予了獨特的色彩密碼。
從物理性質上看,氧化鎢具有適中的禁帶寬度,大約在2.4-2.8電子伏特(eV)之間,這一特性使得它在半導體材料中脫穎而出。適中的禁帶寬度賦予了氧化鎢良好的電學性能,使其能夠在電場的作用下,靈活地調控電子的傳輸和躍遷,為智能窗的電致變色功能奠定了堅實的基礎。
氧化鎢還擁有較大的比表面積,這意味著它的表面原子比例大,活性位點多,能夠與多種物質發生化學反應,極大地提高了其反應活性和吸附能力。這一特性使得氧化鎢在電致變色過程中,能夠更快速、高效地與離子發生反應,從而實現智能窗的快速變色和精確的光透過率調節。

中鎢在線黃色氧化鎢圖片
在化學性質方面,氧化鎢表現出良好的化學穩定性,能夠在各種復雜的環境中保持自身的結構和性能穩定,不易被氧化、腐蝕或降解。這使得智能窗在長期使用過程中,能夠始終保持良好的性能,無需頻繁更換,降低了使用成本和維護難度。
正是這些獨特的物理化學性質,使得氧化鎢在眾多電致變色材料中脫穎而出,成為了智能窗領域的首選材料。它就像是一位技藝精湛的藝術家,在電場的指揮下,巧妙地在智能窗上繪制出一幅幅絢麗多彩的“光影畫卷”,讓我們的生活變得更加智能、舒適和美好。
一、電致變色的奇妙旅程:原理大揭秘
氧化鎢之所以能賦予智能窗神奇的變色能力,背后的奧秘在于其獨特的電致變色原理。目前,被廣泛接受的是Faughnan提出的價間躍遷理論,這個理論為我們揭開了氧化鎢電致變色的神秘面紗。

中鎢在線紫色氧化鎢圖片
當智能窗的電路接通,外加電場開始發揮作用,一場奇妙的微觀世界的“舞蹈”就此上演。在電場的驅動下,電子和陽離子如同訓練有素的舞者,分別從薄膜的兩側同時注入到氧化鎢的晶格結構中。電子率先被鎢(W)原子俘獲,形成一種特殊的局域態,就像是電子找到了自己的“專屬小窩”。與此同時,金屬陽離子M?(常見的如H?、Li?等)也迅速移動到這個區域,與WO?結合,形成了一種全新的化合物——深藍色的鎢青銅化合物(MxWO?)。
在鎢青銅化合物MxWO?中,鎢原子展現出了不同的價態,這是電致變色的關鍵所在。這些不同價態的鎢原子就像是一個個能量不同的“臺階”,而電子則在這些“臺階”之間來回躍遷。當電子吸收能量,從較低價態的鎢原子躍遷到較高價態的鎢原子時,或者釋放能量,從較高價態躍遷回較低價態時,都會伴隨著對特定波長光的吸收或發射。由于不同波長的光對應著不同的顏色,所以這種電子在不同價態鎢原子之間的躍遷,最終導致了氧化鎢薄膜顏色的變化。
二、智能窗:開啟未來生活的多面之窗
在科技飛速發展的當下,智能窗正以一種前所未有的姿態闖入我們的生活。它早已不是傳統意義上那扇僅能透光、通風的簡單裝置,而是融合了眾多前沿科技的“生活魔法師”,能夠根據環境變化自動調節性能,為人們帶來全新的生活體驗。
在建筑領域,智能窗的應用正掀起一場節能與舒適的革新。智能窗能根據外界光線和溫度的變化,自動調節自身的透光率和隔熱性能。在炎熱的夏季,當陽光強烈時,智能窗可通過電致變色、熱致變色等技術,降低透光率,阻擋大量的太陽輻射熱進入室內,從而減少空調等制冷設備的能耗。有研究表明,安裝智能窗的建筑,夏季空調能耗可降低30%-50%。而在寒冷的冬季,智能窗又能提高透光率,讓更多的陽光進入室內,提升室內溫度,減少供暖能耗。

建筑智能窗圖片
在汽車領域,智能窗同樣展現出了巨大的優勢,為駕駛者和乘客帶來了前所未有的便捷與舒適。在防紫外線方面,許多汽車采用了特殊的玻璃制造工藝或涂層技術,如在玻璃中添加氧化鎢等金屬氧化物,能有效阻擋紫外線進入車內,保護車內人員的皮膚健康。隔熱性能也是智能窗的一大亮點。通過采用多層玻璃、真空夾層技術或特殊的隔熱膜,智能窗能夠大幅減少太陽輻射熱的傳入。在炎熱的夏天,車內溫度可明顯降低,減輕了空調系統的負荷,既提升了駕乘的舒適度,又節省了能源,對于新能源汽車而言,還有助于增加續航里程。

汽車智能窗圖片
在航空航天領域,智能窗同樣發揮著不可或缺的關鍵作用。傳統飛機舷窗往往只能通過手動遮光板來調節光線,而智能窗則徹底改變了這一局面。智能窗內置了電致變色材料,當施加不同電壓時,材料的分子結構發生變化,從而改變窗戶的透光率。在白天,乘客可以將窗戶調暗,有效阻擋刺眼的陽光和過多的熱量,減少視覺疲勞,營造出舒適的休息環境;而在夜晚或需要欣賞窗外美景時,又可將窗戶調至透明狀態,盡情享受高空的獨特視野。
版權及法律問題聲明
本文信息由中鎢在線?(www.jinlongrihua.com.cn,news.chinatungsten.com)根據各方公開的資料和新聞收集編寫,僅為向本公司網站、微信公眾號關注者提供參考數據。任何異議、侵權和不當問題請向本網站回饋,我們將立即予以處理。未經中鎢在線授權,不得全文或部分轉載,不得對檔所載內容進行使用、披露、分發或變更;盡管我們努力提供可靠、準確和完整的信息,但我們無法保證此類信息的準確性或完整性,本文作者對任何錯誤或遺漏不承擔任何責任,亦沒有義務補充、修訂或更正文中的任何信息;本文中提供的信息僅供參考,不應被視為投資說明書、購買或出售任何投資的招攬檔、或作為參與任何特定交易策略的推薦;本文也不得用作任何投資決策的依據,或作為道德、法律依據或證據。