變色玻璃的新應用,科技感十足

2020-11-22 上遊新聞

最近有一則短視頻在網絡上大火，獲得了340萬的播放。

我們先一起來看看——

原來，一個輕軌列車駛過居民區的時候，車窗玻璃會自動變色，屏蔽居民區的內容，保護居民隱私。網友們為這種細緻體貼的設計紛紛點讚。

不過，這是怎麼做到的呢？

實際上，這個輕軌是新加坡的武吉班讓輕軌。武吉班讓輕軌於1999年11月6號開始運營，該線路的列車除了車頭的擋風玻璃以外全都可以在靠近政府組屋居民區6米處主動自閉。

為了不擾民，武吉班讓輕軌的輪胎還是橡膠做的，噪音更小。除了使用智能玻璃以及減噪橡膠輪胎以外，這個型號的列車還是新加坡首批無人駕駛列車。

而這種可以主動糊化的玻璃叫做智能玻璃。前段時間引起很大爭議的東京涉谷區代代木深町小公園的公廁用的也是智能玻璃。不過武吉班讓輕軌的歷史更悠久，也是世界上最早嘗試智能玻璃的公用設施之一。

東京涉谷區代代木深町小公園的智能玻璃公廁

智能玻璃有許多種類。新加坡的武吉班讓輕軌使用的是智能玻璃中的較早期的品種電致變色玻璃。

電致變色智能玻璃採用的是電致變色材料。早在19世紀就有人發現了電致變色效應，不過直到20世紀60年代這個現象才被充分地理解。

簡單來說，電壓可以讓電致變色材料發生氧化或還原反應，反應後的材料吸收的光線波段也會發生變化，這就是電致變色的起源。

電致變色材料的美麗顏色。圖片來源:georgia tech

許多物質具有電致變色性能，比如一些金屬氧化物（如氧化鎳）、普魯士藍、紫精等等。

紫精這個名字很奇怪，它是一類有機物，特徵就是倆環套一起。其中一種被研究得挺多的紫精大家都認識，那就是農藥之王、沒有特效解藥的百草枯。沒錯，百草枯就具有電致變色性，在適當的條件下通個電能變藍紫色。王者農藥還有這種帶電的打法，沒想到吧。

大多數電致變色玻璃是一層一層的，用玻璃作為外層基質，中間是透明的電極和電致變色材料。只需要大概1伏的電壓，電致變色材料就會變色。

說到這兒你應該明白武吉班讓輕軌保護居民隱私的原理了。

當武吉班讓輕軌開到居民住宅附近時，輕軌軌道就會發送電磁信號給車廂的控制系統，智能玻璃被施加電壓，玻璃變色。當列車駛離這個區域，逆向操作一次，玻璃就會重新變得透明。

武吉班讓輕軌玻璃在靠近居民住宅時變色

電致變色玻璃的一個好處在於耗能低。此外一旦變色完成，色澤就可以通過記憶效應保持下去，而幾乎不需要繼續供電，這是後面要介紹的其他智能玻璃所不具備的。

除了新加坡，德國的城際快車（Intercity Express）也採用電致變色玻璃，將司機的車廂和乘客的車廂隔開。

德國的城際快車 (Intercity Express)的電致變色玻璃。圖片來源：Jon Stone

2011年，飛機也首次用上了智能玻璃。波音787和比奇飛機公司所生產的比奇超級空中國王 Air 350i 就採用了能夠手調亮度的電致變色玻璃。大家有機會的話可以在這兩款飛機上戳舷窗下面的按鈕玩一玩。

不過，現在出現了其他品種的智能玻璃。比如，新加坡打算在 Flexity 2 輕軌上採用另一種技術——懸浮粒子（SPD）智能玻璃。

這種智能玻璃也是夾心的，兩層玻璃基質之間懸浮著一些黑色的納米棒槌。在沒有施加電壓的情況下，這些黑色棒槌是無序排列的，能夠擋住大部分光線。

但是在施加電壓時，這些黑色棒槌就會對齊，讓光愉快通過，這時玻璃看起來就是透明的。

根據 Flexity 2 的製造商龐巴迪的介紹，新的車廂智能玻璃能夠阻擋超過99.5%的入射光，相當於同時具有物理防曬和空調的功能。

懸浮粒子（SPD）智能玻璃的遮光效果

另外一種常見的智能玻璃是聚合物分散液晶玻璃（PDLC）。

聚合物分散液晶玻璃的原理和懸浮粒子玻璃差不多，不過中間這層是液晶夾心。

沒通電的情況下，液晶分子雜亂無章，遮擋光線。通電以後，液晶分子對齊，玻璃就變得透明。但是因為液晶分子的隔熱效果不太好，所以這類智能玻璃主要用在室內，大家平時在酒店、銀行、辦公樓裡看到的智能玻璃多數屬於這一類。

莫納什大學的某個階梯教室就用聚合物分散液晶玻璃當窗簾。

到新加坡的第一天：是不是不應該穿大褲衩站在陽臺上，這列車過來怎麼臉都嚇白了？

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