阅读说明：本技术 一种应用于博物馆的电致变色橱窗 (Electrochromic show window applied to museum ) 是由 王雪晴 刘楠 吴月 康静怡 周全桂 汪浩 于 2020-07-06 设计创作，主要内容包括：一种应用于博物馆的电致变色橱窗,属于变色橱窗技术领域。将聚苯胺及三氧化钨结合制备电致变色薄膜,过滤闪光灯有害近红外光,起到保护文物且满足游客拍照需求,通过自由延长或缩短通电时间,也可调控变色深浅,控制可见光的透过率,改变橱窗温度。采用无机和有机材料相结合的方法制备电致变色薄膜,致使电致变色玻璃器件的颜色调控范围更加广泛,美观,由于工作电压低,功率小,可循环使用,也可以到达绿色节能的效果。(An electrochromic show window applied to a museum belongs to the technical field of the electrochromic show window. The polyaniline and the tungsten trioxide are combined to prepare the electrochromic film, harmful near infrared light of a flash lamp is filtered, cultural relics are protected, the requirement of tourists on photographing is met, the color changing depth can be adjusted and controlled by freely prolonging or shortening the electrifying time, the transmittance of visible light is controlled, and the temperature of a show window is changed. The electrochromic film is prepared by adopting a method of combining inorganic and organic materials, so that the color regulation and control range of the electrochromic glass device is wider and more attractive, and the electrochromic glass device can achieve the effects of green and energy saving due to low working voltage and low power and can be recycled.)

一种应用于博物馆的电致变色橱窗

技术领域

本发明属于变色橱窗技术领域，具体涉及一种应用于博物馆的电致变色橱窗，利用电致变色玻璃独特的变色机理削弱闪光灯对博物馆文物的损害。

背景技术

随我国文化学习传承意识增强，越来越多的人走入博物馆参观学习，参观博物馆过程中，使用闪光灯拍摄文物给文物造成了不可恢复的伤害。

因此提出电致变色玻璃在博物馆展示柜上的应用来减少对文物的损害。电致变色玻璃可以有效地吸收闪光灯中的有害近红外光，并且在波长为800nm-1000nm近红外区内有较高的吸收率。将电致变色玻璃应用到展示柜的使用中，使其可以避免闪光灯对文物的损害，同时满足了摄影者的需求。

此外电致变色玻璃展示柜具有相对智能的颜色调控范围，其颜色可以根据室内光线、博物馆主题做一定幅度的调节，具有一定柔性。电致变色窗可通过调节可见光和近红外光波的透过率，人为选择性地调节展示橱窗内的辐射量，从而改变温度，减少了其余电能投入和运行成本，从而可以达到节省能源的目的。

发明内容

本申请的一种应用于博物馆的电致变色橱窗，主要选用的是氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃。

所述的一种应用于博物馆的电致变色橱窗，其特征在于，包括双刀双掷开关(8)、变压器(9)、电致变色玻璃(10)、电源(11) 保护电阻(12)；

电致变色玻璃(10)的一侧作为电极A用一根导线引出两个分支点为分别为a端和d端，电致变色玻璃(10)的另一侧作为电极B 用一根导线引出两个分支点为分别为b端和c端；电源(11)一极(如正极或负极均可)依次与保护电阻(12)、变压器(9)、双刀双掷开关(8)串联，即双刀双掷开关(8)的两个连接端与上述串联电路连接，双刀双掷开关(8)的另两个连接m端和n端可分别选择对应的与a端b端连通或c端d端连通；即一种选择为m端与a端连接， n端与b端连接；另一种情况为m端与c端连接，n端与d端连接。

电致变色玻璃(10)的结构为：玻璃上镀一层导电层形成ITO 透明导电玻璃；一块ITO透明导电玻璃的导电层A(3)与另一ITO 透明导电玻璃的导电层B(4)面与面平行相对，且导电层A(3)与导电层B(4)之间复合有三层薄膜，自透明导电层A(3)到透明导电层B(4)依次分别为WO₃阴极着色层(5)、电解质层(6)、聚苯胺离子存储层(7)；所述的导电层A(3)与导电层B(4)为氧化铟锡(ITO)。

上述所述的导线分别从氧化铟锡导电层引出。

在透明导电层A(3)与透明导电层B(4)的外侧分别设有两块玻璃，形成对应的ITO透明导电玻璃。

其中电致变色玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)ITO透明导电玻璃的前处理

将ITO透明导电玻璃(此ITO透明导电玻璃的制备方法为常规的)依次用水、无水乙醇超声波洗涤5min，最后浸入无水乙醇中待用；

(2)于一块ITO透明导电玻璃的导电层上制备WO₃层本实验采用电沉积法制备WO₃。首先称量钨粉12g于烧杯中，少量多次缓慢倒入44ml的30％双氧水，放入磁子搅拌2-3h，加入12ml 乙酸调节溶液ph值呈酸性，再加入44ml乙醇，放在通风橱中搅拌 12h。将溶液放入离心机，可得到制备WO₃薄膜所需电解质溶液。

实验为三电极体系，用铂片为对电极，ITO玻璃为工作电极，氯化银为参比电极，在恒电流为0.75mA条件下电解20min，产物用去离子水和无水乙醇反复清洗，放入烘箱，干燥24h后拿出备用。

(3)于步骤(2)所得WO₃层上制备聚苯胺

首先配置硫酸的乙醇溶液，将浓硫酸与无水乙醇混合，搅拌一段时间后加入一定量的苯胺单体，搅拌一段时间，优选至少12h，得到电沉积PANI前驱体溶液。

浓硫酸、无水乙醇、苯胺单体的应力关系为：浓硫酸：无水乙醇：苯胺单体为5.6ml：100ml：4.6g。

选择PANI前躯体溶液进行电沉积，实验为三电极体系，用铂片为对电极，ITO玻璃为工作电极，氯化银为参比电极，在恒电流为 0.75mA条件下电解20min，在ITO导电玻璃表面进行电化学沉积 PANI电致变色薄膜，产物用去离子水和无水乙醇反复清洗，放入烘箱，干燥24h后拿出备用。

(4)制备离子导电层溶液

将高氯酸锂、聚碳酸丙烯酯、紫外固化剂、乙醇按比例混合，用量关系为：高氯酸锂：聚碳酸丙烯酯：紫外固化剂：乙醇为4.05g： 25ml：12.5ml：12.5ml，搅拌12h备用；起到固色及导电的作用。

(5)封装

将另一块ITO透明导电玻璃与步骤(3)所得ITO透明导电玻璃复合在一起，实验阶段选用的是3M双面胶连接固定好上述两个块 ITO透明导电玻璃并在3M固定的层隙通过针管向里面缓慢注射步骤(4)的导电层溶液，溶液在紫外光照射下缓慢固化，固化5min后抽出针管，形成所述的导电层；电致变色玻璃制备完成。

电源采用220V电压。

通过(9)变压器将电压降至电致变色玻璃工作电压3V，再通过 (8)双刀双掷开关决定电路通断，改变通过电致变色玻璃器件的电流方向方，并且可手动控制电路通断时间，调节电致变色玻璃着色程度，改变透光率以实现博物馆橱窗玻璃内部明暗程度。

将聚苯胺及三氧化钨结合制备电致变色薄膜，过滤闪光灯有害近红外光，起到保护文物且满足游客拍照需求，通过自由延长或缩短通电时间，也可调控变色深浅，控制可见光的透过率，改变橱窗温度。采用无机和有机材料相结合的方法制备电致变色薄膜，致使电致变色玻璃器件的颜色调控范围更加广泛，美观，由于工作电压低，功率小，可循环使用，也可以到达绿色节能的效果。

附图说明

图1为本发明电致变色玻璃层状薄膜分布示意图。

图2为本发明的博物馆橱窗电路示意图实。

图1中，1.玻璃a；2.玻璃b；3.导电层A---电极a；4.导电层 B---电极b；5.WO₃阴极着色层；6.电解质层；7.聚苯胺离子存储层。

图2中，8.双刀双掷开关；9.变压器；10.电致变色玻璃；11. 电源；12.保护电阻；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

博物馆橱窗电路示意图见图2，电源11采用220V电压，通过变压器9将电压降至电致变色玻璃工作电压3V，再通过双刀双掷开关 8决定电路通断，改变通过电致变色玻璃器件的电流方向方，并且可手动控制电路通断时间，调节电致变色玻璃着色程度，改变透光率以实现博物馆橱窗玻璃内部明暗程度。

电致变色玻璃在博物馆智能橱窗上的应用的具体操作如下：

1、将双刀双掷开关8与ab闭合，电源11正极与导电层4连接，负极通过变压器和电阻与导电层3连接，开始逐渐着色。通电时间约为5s，薄膜由褪色态(透明或浅黄色)完全变成着色态(深蓝色)。

2、断开开关，使电致变色玻璃10无电流通过，颜色保持着色态不变，颜色深浅由通电时间长短决定。

3、手动改变开关方向，将双刀双掷开关8与cd端闭合，即施加反向电压，薄膜从着色态开始褪色，通电时间约为4s，电致变色玻璃 10颜色变浅直至褪色。

4、使用完毕后，断开开关，关闭电源，颜色可保持褪色态不变。本申请与现有普通玻璃相比有如下优点：

1、可有效地吸收闪光灯中的有害近红外光波长为 800nm-1000nm，着色状态下近红外光透过率可小于5％，起到保护文物的作用。

2、电致变色窗可通过调节可见光和近红外光波的透过率，从而改变橱窗内温度(1℃左右)。

3、采用无机材料和有机材料相结合的方法制备电致变色薄膜，致使电致变色玻璃器件的颜色调控范围更加广泛。

4、工作电压低，约为3V，可循环使用，绿色节能。