绿色节能型智能薄膜的发展

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　　摘要：聚合物分散液晶薄膜作为一种液晶性功能材料，通过对材料的设计，可以制成不同模式的智能薄膜。通过外加电场的控制，薄膜可以实现从透明态到光散射状态的切换，并且通过材料本身特性，可以有效吸收红外光，从而能够有效控制室内温度，减轻空调负荷，达到节能环保的效果。
　　关键词：智能薄膜;节能;环保
　　一、概述
　　随着我国经济社会的高速发展，我国在众多领域取得了杰出的成就，但随之而来的高能耗和高污染也成为制约我国经济可持续发展的重要因素。目前我国城市化进程进一步深化，建筑业和汽车制造业发展迅猛。同时，传统工业制造业亟待转型，节能环保的大趋势势不可挡。我国的建筑能耗已在总能耗中所占比例非常大，居全国各类能耗之首。据统计，窗体是建筑能耗的主要部分，门窗损失占整个建筑能耗的50%以上。为了降低建筑能耗，亟需效果明显、切实可行、应对节能需求的智能化窗体产品，绿色节能型智能薄膜正是在这种趋势下应运而生的。
　　聚合物分散液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC）薄膜是一种新型液晶性功能调光膜材料，又被称为“电子调光窗帘膜”。该材料的制备方法是将特定的聚合单体按照一定的比例与液晶材料混合，在引发剂存在的条件下，选用适宜的固化條件制备而成。通过对外部电场的控制，PDLC智能薄膜可实现在光散射状态和透明状态之间的自由转换，达到光线阻隔一光线透过的调控效果，并且可以根据人们的需要任意调控，广泛应用于建筑门窗和室内隔断。这种调光玻璃同时具有普通玻璃和电控窗帘的双重特点，可以有效地保护隐私，是一种理想的窗帘。
　　二、PDLC智能薄膜的制备方法
　　PDLC智能薄膜的制备方法主要有四种，分别是温度分相法（TIPS）、溶剂分相法（SIPS）、微胶囊分散法（MP）和聚合分相法（PIPS）。其中TIPS、SIPS、PIPS时目前制备PDLC的主要方法，主要是使高聚物和液晶混合物的均相体系产生相分离，形成液晶微粒分散在高聚物的连续相中。
　　在温度分相法制备过程中，用到是的热塑性树脂，通过控制温度使材料进行相分离。通过控制冷却速度可以控制液晶微粒的尺寸大小以及分布，从而最终要影响到PDLC智能薄膜的光电性能。在溶剂分相法中，采用的是聚合物和液晶的共溶剂，小微粒的尺寸和分布可由除去溶剂或降温速度控制。在微胶囊分散法中微粒的尺寸由搅拌速度和液晶浓度决定。聚合分相法是在聚合过程中使材料分相，最常用的方法主要是环氧热固法和紫外光固化法。前者固化时间约为7-9h，温度约为80℃左右，耗能比较大，成品率较低，不能连续生产;而后者过程较易控制，用紫外光照射可以人为地控制固化开始和结束，固化时间约为3min左右，固化温度室温即可，耗能较低，且成品率高，能够连续化生产，是目前应用比较广泛的方法。
　　三、PDLC智能薄膜研究现状
　　目前对于PDLC智能薄膜的研究主要在于开发新型功能性薄膜，主要分为正式PDLC智能薄膜、反式PDLC智能薄膜、温控PDLC智能薄膜，双稳态PDLC智能薄膜、近红外屏蔽型PDLC智能薄膜。
　　（一）正式PDLC智能薄膜
　　正式PDLC智能薄膜选用的液晶为向列相液晶，通过控制外部聚合条件和聚合单体的结构、含量等，使液晶分子均匀分散在聚合物形成的三维网络结构的网眼中。通过调控内部材料的属性，正式PDLC智能薄膜的外观表现为不加外部电场时，外加电场时薄膜呈现透明状态。
　　（二）反式PDLC智能薄膜
　　反式PDLC智能薄膜的外观表现与正式PDLC智能薄膜正好相反，未加电场时，材料呈现透明状态;外加电场时，材料呈现散射状态。在反式PDLC智能薄膜中选用的液晶为负性液晶，技术难点为通过聚合物网络把液晶的透明状态稳定下来。反式PDLC智能薄膜的优点为透明状态不需要加电就能很好的保持，比正式PDLC智能薄膜更加节能和环保。
　　（三）温控PDLC智能薄膜
　　温控PDLC智能薄膜的外观表现可以随着外界温度的变化而变化，其原理主要是用到液晶在不同的温度下呈现出不同的相态结构。温控PDLC智能薄膜的特点是不需要电场驱动，薄膜可以随着温度变化在透明和强烈光散射状态之间自动发生可逆变化。天气较热时薄膜变成强烈的光散射状态，这不但可以屏蔽掉太阳的辐射能，还可以避免室内人员的眼睛受强烈阳光的刺激。
　　（四）双稳态PDLC智能薄膜
　　双稳态PDLC智能材料具有光学透明状态和光散射态两种稳定的状态，这两种状态不需要电场来维持，并且可以通过外加不同频率的电场来进行切换，设计的依据是采用双频液晶材料。此种智能薄膜能够在最大程度上满足节能的效果，使其从节能产品中脱颖而出。
　　（五）近红外屏蔽型PDLC智能薄膜
　　近红外屏蔽型PDLC智能薄膜是在材料中添加了具有近红外吸收性能的纳米粒子。这种方法将会进一步提高薄膜散射态时的隔热性能，又能使薄膜在透明态时也可以屏蔽掉绝大部分产热的近红外光，此种薄膜将成为一个真正意义上节能的薄膜。
　　四、总结
　　目前，各种类型的PDLC智能薄膜都可以采用现场贴膜技术使玻璃在透明与不透明之间转换，实现了玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，这是目前所有窗帘都无法实现的，并且对红外线具有绝缘反射作用，使得户内冬暖夏凉、环保节能。此种智能薄膜作为绿色节能型材料，具有广阔的发展和应用前景。
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