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調光玻璃是一種新型的窗口節能材料.它通過調節太陽光透過率達到節能的效果。其作用原理：當作用于調光玻璃上的光強、溫度、電場或電流發生變化時，調光玻璃的性能將發生相應的變化，從而可以在部分或全部太陽能光譜范圍內實現高透過率狀態和低透過率狀態間的可逆變化。調光玻璃最初是為汽車工業開發的，最近，人們開始探討此種玻璃的大規格化及其在建筑上的應用。
調光玻璃的核心是致變色材料。致變色材料根據作用原理不同可分為光致變色(photochromic)、電致變色(electrochromic)、熱致變色(thermochromic)及液晶基(1iquid—crystal based)等多種類型，但是，只有在無色透明和著色之間可逆變化的材料才可用于調光玻璃。光致調光玻璃主要用于眼鏡行業.由于技術、成本及人居舒適性等原因。其在建筑應用方面實用價值有限，故本文主要討論電致調光玻璃、熱致調光玻璃和液晶調光玻璃。
1 電致調光玻璃
1.1 電致變色材料及電致變色原理
電致變色效應是指在電場或電流作用下.材料對光的透射率和反射率（詞條“反射率”由行業大百科提供）能夠產生可逆變化的現象.具有電致變色效應的材料通常稱之為電致變色材料。根據變色機理，電致變色材料可分為三類：氧化態下無色、還原態下著色的陰極變色材料;還原態下無色、氧化態下著色的陽極變色材料;在不同價態下具有不同顏色的多變色電致變色材料。顯然。能在調光玻璃上應用的應是前兩種材料。電致變色材料主要有無機過渡金屬氧化物(如W03、NiO、MoO3、V：0 和IrO 等)和有機化合物(如紫精類化合物、聚苯胺、鑭系酞化氰等)。
關于電致變色材料的變色機理。人們已取得較一致的看法，即雙注理論。變色被認為是材料中離子和電子注入或抽出而產生的。
1.2 電致調光玻璃的結構及工作原理
電致調光玻璃通常由普通玻璃及沉積于玻璃上的數層薄膜材料組成。其各層按順序分別為透明導電層(TC)、電致變色層(EC)、離子導體層(IC)、反電極層(CE)或離子儲存層和另一透明導電層(TC)。其中EC層是電致調光玻璃的核心部分。TC層作為引出電極，CE層用以提供和儲存變色所需離子。IC層用作傳導變色過程中的離子，沒有電子傳導，否則會自放電而造成自行變色。
電致調光玻璃對光線的調節有吸收調節和反射調節兩種方式，圖1為電致調光玻璃在著色態和退色態下的光譜曲線。
1.3 電致調光玻璃的研究現狀
在眾多電致變色材料中，陰極變色材料非晶氧化鎢的研究最趨于實用，反電極一般采用與電致變色層互補的另一種電致變色材料，即如果變色層為陰極電致變色材料，則反電極用陽極電致變色材料。在外加電壓作用下，陰極、陽極將會同時著色和退色，從而使著色態顏色更深而退色態透光率更高。這種互補變色的典型組合是WO 一NiO，WO 在還原態下著色，NiO在氧化態下著色，因而可使變色加深。同樣.當WO 處于氧化態時，NiO為還原態，從而可產生出高透過率的玻璃。離子導體層通常采用固態膜，因為雖然液體電解質有響應速度快、制作簡單等優點，但也有難以封裝、液體泄漏等弊端，無實用價值。Li離子是直徑最小的金屬離子（詞條“金屬離子”由行業大百科提供），傳輸性能較穩定，因此，¨離子固體導體受到人們的極大關注。LiF、LiA1F4、Li N、LiA1C1 等¨離子導體薄膜均具有較好的性能。
電致調光玻璃中使用最多的透明導電膜為含銦氧化錫(ITO)和含氟或銨的氧化錫(FrO或ATO)。對于大規格的電致調光玻璃來說.透明導電膜必須具有較低的薄膜電阻，以從玻璃邊緣到中心減少電壓降。就玻璃窗的實際規格來說，薄膜電阻應小于20 m：
2 熱致調光玻璃
2.1 熱致調光玻璃的工作原理
熱致調光玻璃通常是由普通玻璃上鍍一層可逆熱致變色材料而構成。經過幾十年的研究和發展.人們已經開發出了無機、有機、聚合物及生物大分子等各種可逆熱致變色材料。但是，對于調光玻璃來說，變色溫度要處于低溫區才具有實用價值。在眾多可逆熱致變色材料中，以釩的氧化物為基礎的薄膜涂層是人們研究的熱點。其中，VO 是人們最感興趣的氧化物，因為它的相變溫度(q'C)是68℃，在實際應用中具有重要意義。當溫度低于68℃時，VO 呈單斜晶系結構;溫度高于68℃時，呈四方晶系結構。由于晶系結構的變化，VO 的光學性質發生了很大的變化，而且這種變化是可逆的。圖3是VO 薄膜相變前后透過率和反射率在太陽光譜范圍內的變化情況。
VO 薄膜實用化的前提條件是將其相變溫度由68℃降至接近室溫。實驗證實，相變溫度隨薄膜的制取方法和工藝而變化，另外還可以使用摻雜技術、氟化技術或降低表面應力的方法來降低薄膜的相變溫度。通常所用的摻雜元素有鈮、鉬、鎢等。F.C.Case通過摻雜0.9%的鎢鍍制了相變溫度為38℃ 的VO 薄膜。
2.2 熱致調光玻璃研究新進展
多年來，人們一直致力于低溫熱致調光玻璃的研發，并取得了可喜的成果。美、德、英等國先后研制了一種新型低溫(20℃～50℃)熱致調光材料。這種新型熱致調光材料包含至少兩種折射系數不同的物質。在溫度較低時，這些物質靠分子間的作用力在分子水平上混合，達成均一相，此時材料透明：隨著溫度升高，分子熱運動加劇，當溫度升高到某一特定值時，發生相分離，形成無數個細微顆粒.對入射光造成強烈散射，因為大部分光線被漫反射，故此時材料變成不透明的白色。
這種新型熱致調光材料可分為兩種，一種是云膠(水凝膠)，另一種是聚合物的混合物。將云膠封于玻璃夾層中可制成熱致調光玻璃，并且制成的調光玻璃因光學性能好、響應速度快而備受人們關注。云膠是由水和一種聚合物在低溫時形成的均相交聯凝膠，當溫度升高到某一特定值時，云膠發生相分離.聚合物組分形成無數個尺寸和入射光波長相當的顆粒，散射入射光，見圖3。
日本富士XEROX公司則解析并且模仿烏賊和章魚等頭足綱動物色素細胞變色機理研制了一種顏料。把高濃度的顏料包裹在一種高分子凝膠體微粒中，常溫狀態下，光線通過;溫度升高時，包裹著顏料的高分子凝膠體體積膨脹大約30倍，遂遮住陽光。
3 液晶調光玻璃
3.1 液晶調光玻璃的結構
液晶調光玻璃是根據液晶在電場作用下的有序排列特性而制成的一種新型玻璃，其基本結構見圖4，將液晶或液晶與塑料的混和液封裝在樹脂中，兩邊襯以帶有透明導電膜的LB偏光膜，然后封裝在兩塊玻璃之間制得液晶調光玻璃。
3.2 液晶調光玻璃的工作原理
液晶分子通電前雜亂地排列，可使平行光線散開，即不透明狀態：而通電后液晶分子排列呈一個方向，從而可讓平行光線通過，即透明狀態，見圖5。液晶被封入樹脂中，即使萬一玻璃破碎，液晶也不會流出，安全性較好。
3.3 液晶調光玻璃研究所面臨的問題
從工業化開發方面考慮，需要研究的內容有：(1)研制壽命長、響應速度快、使用電壓低且價格便宜的液晶材料;(2)樹脂封裝技術，要求樹脂是透明的，且不破壞液晶的材料;(3)偏光膜的工藝特性，尋找出易獲得、透光性好和對環境要求不高的偏光膜。
4 結束語
美國SERI研究所的一項研究結果表明，調光玻璃可以使建筑物內的空調能耗降低25%左右，同時，還可以起到裝飾作用.并可減少室內外的遮光設施，如窗簾、百葉窗等的裝置費用。正因為有如此多的優點，美國、日本、歐洲等國家和地區相繼制定計劃，紛紛投入大量人力和財力，對調光玻璃進行研究。世界調光玻璃市場也在逐年擴大，2000年已達2000億日元。在調光玻璃研究方面，日本和美國處于世界領先地位，我國在這方面的研究起步較晚，水平相對落后，應借鑒國外的研究經驗，促進我國調光玻璃研究的發展。
