光致变色玻璃

在一定波长的激活辐射(能量)作用下产生着色(生成色心)，而在激活辐射终止后又退色(色心破坏)的玻璃叫做光致变色玻璃‘!具有亚稳态的色心是光致变色玻璃与其它普通类型玻璃的区别所在。’；，；银，，铜和镐的卤化物以及铕和铈，是用于制造光致变色玻璃最为迈宜静光化学敏感材料。在其它尚未多加研究的系统中，能够指出6：有含钼酸银，钼险铬和钨酸银。-钨酸铬的玻璃，哈克马尼特矿物型的璃璃((18Na真O．A“O鲁·2SiQ真》．3NaCl．Na，

SO：)及许多其它的玻璃。

从各种性能和实际应用的观点来看，最适宜的是含卤化银的光致变色玻璃。表7嘲2中示出了王种含卤化银的光致变色玻璃的炉料成分实例。；；在激活(着色)辐射hh(紫外线或短波可见光)的作用下，该玻璃中能生成亚稳态的色心，而在终止照射之后，在能量ho：(长波可见光或热辐射)的作用下，这些角心；将被破坏。该情况中所说的色心是按胴下列简化的光化学反应由胶体银Ag。生成的。

表

7—2光致变色玻璃的炉料成分实例三；i3Fo》)96真u／亍千十三砂子硼砂氢氧化铝硝酸钠氟硅酸钠氯化钠硝酸银澳化钠氧化铜硫化银Bcll．氯化银基光致变色玻璃．

8．澳化喂摹光致变色玻璃，，S．澳化银与氯化银基光致变色玻璃．；式中，X二C1，Br。这种反应是在分相的卤化银中完成的。而分相是在对熔制的玻璃补充热处理时进行的，雏璃冷却之后，卤化银的分相将产生析晶。卤化银晶体的最佳尺寸(”一50nm)可由热处理的温度和时间来调整。除了墓质玻璃成分(卤化银在其中进行分相)与Ag，C1和Br的浓度外，分相的尺寸和浓度对色心生成和破坏动力学也有影响，图7—4示出了含A幺C真的光致变色玻璃的色心生成和破坏的典型动力学曲线，该曲线表示在色心生成和破坏过程中光密度的变化与时间的依从关系。可逆的光化学反应只能在下列条件下产生，即反应产物与周围的介质不但反应，在扩散过仪作底下不离开反应区(卤化银晶体)，而且不形成像伍感光层中生成肢体银(Ag。)n那样的稳定的聚集。为了提高对激活辐射的灵敏度和加快色心的破坏速度，也光致变色玻璃中要添加所谓的敏化剂。除了现有的作用不太强的敏化剂外，S

如色心的激活—破坏(即变暗—复明)往复循环而不。疲劳”，因而该玻璃将在制造自动积分光阀方面、记忆装置的结构中以及其它设备中得到应用。同其它材料(晶体)相比较，光致变色玻璃的最大优点在于可制成大型的和形状复杂的光学抛光表面。光致变色玻璃是美国康宁公司在六十年代研制和发展的一组新型玻璃。从此世界各主要国家的玻璃制造厂家也竞相研制，因而促进了这类玻璃的发焕。在下文中将着重介绍光-致变色玻璃的伟：]造工艺及主要性能。

如上所述，光致变色玻璃(以下称变色玻璃)，因其在紫外线和短波可见光照射时会变暗，停照后又复明的特性，在科学技术和人民生活巾有着广泛的用途。例如，在热带地区，可作为汽车防护玻璃，高级窗玻璃(联合国大厦的窗玻璃即属于此类)，也可用作航天器的窗口材料，还可用于激光防护、全息术、光信息存贮、自消式显示装置和各种新型仪器的光开关等。生日常生活中，这种玻璃具有随光线强弱而自动调节透过率的特性，而且透过玻璃所观察到的颜色基本不失真，不影响对目标的判断，所以适宜用作边疆、海防、沙漠、雪原的战士及工作的人们配制防护镜，用这种玻璃磨制近视眼镜最为理想，因为一副眼镜兼有近视和太阳镜的两种功用。用不同颜色的镜片配以色调协调的镜架，既具有矫正视力，防止强光辐射的作用，又能起到美容与素雅不俗的装饰作用。

经现代医学解剖学证明，用屏蔽了紫外线和短波可见光的变色玻璃配制的眼镜，具有可防止人眼视网膜退化的功用。在美国，食品与药物管理署规定，眼镜片必须经过落球试验(用15．9m皿直径的钢球从1270mm的高度落在镜片上，镜片不碎裂)才能使用。因此，g职片都得经过物理钢化或离子交换强化来达到上述要求。变色玻璃的变暗程度和退色速室，除与玻璃组成和热处理规范有直接关系外，对外界环境的温度有强烈的依从性。例如，在同样的

阳光辐照下，玻璃在仲夏要比在寒冬变暗得浅些，退色(复明)速度要比在低温下快些。甚至在温度高得足以使变暗和退色速度达到乎衡时(或相抵消时)，玻璃则不变暗。相反，玻璃在液氮温度下变暗后不会退色。这就是所谓的变色玻璃。热不变色，冷不退色”的特注。以前，变色玻璃的变暗试验都用紫外灯作为照射光源。

后来发现，用紫外光源照射与阳光照射所测得的变暗数据不一致，所以设计了太阳模拟器。这种装置是一个加有滤光片的氙弧灯，它发射的光谱在紫外，蓝光和红光部分十分接近于太阳光谱。这样，用太阳模拟器测定的变暗数据更符合实际使用性能。但是，有些人仍在采用紫外光源。目前，用来制造眼镜片的变色玻璃，大都属于含卤化银型的碱铝硅酸盐系统，为了提高。响应性”和改良色调(如变为茶色)，英国人还使用了铝磷酸盐系统。为了得到特定的色调，也可引入下列着色的金属氧化物：锰，铬、钴，镍；金，钯、铒、钕等。为了使镜片之间，炉与炉之间玻璃的变色性均匀一致，除了要精确遵守配料操作工艺外，还要严格控制熔炼工艺。热处理是变色玻璃制造中的重要工序。热处理的温度和时间f主要由玻璃的；温度—粘度关系来决定。同一种玻璃因热所导致的变暗和退色速度也相异。最佳规范可采用，梯度护技术进行选择，玻璃的热处理温度通常在转变点与软化点之间，即高于退火温度20℃一100℃。热处理时间在较高温度下只需要几分钟。在较低温度下需要数小时．在一般情况下都避免使用过高的温度，否则要导致玻璃乳浊和变形。变色镜片毛坯一般经过1—1．5小时的热处理，然后惯性降温．!美国康宁公司的变色玻璃镜片有许多商业名称，如PH-OTOGRAY，PHOTOSUN，PHOTOVITAR，SUNSITI-YE、PHOTOGRAYEXTRA，PHOTOBROWNEXTRA和CPF550等。按颜色划分有如F几种，蓝色的8113(底色浅蓝)，灰色的8114(底色浅灰，近期产品为8097)；8115(底色浅茶，近期产品8095,稍呈黄色)，绿色的8116(底色浅绿)和绛红色的CPF550等，