编者的话

光是万物之源，光学是人类最早着手研究的科学之一，无数光学研究者将毕生精力投入光学，才形成了现在的光学学科。

目前，中国唯一的国家级光学专业科技馆——长春中国光学科学技术馆（由长春理工大学代建代管），是一个以“科技之光·引领未来”为主题，以普及光学知识、展示光学科技成果、推动光学科技发展、促进光学科技国际合作交流为社会使命的光学科技场馆。

日前，长春中国光学科学技术馆与长春理工大学党委宣传部联合策划推出“与光同行”栏目，于周末科普一个“光学知识”，带领大家走进“光”的世界。

本期“与光同行”，讲述的是：变色玻璃中的黑科技。

变色玻璃中的黑科技

变色玻璃是指在一定条件下（比如光照、温度、电场、表面施加压力等）会改变颜色的玻璃。当这些施加条件消失后，它又能恢复到初始状态，也就是说变色是可逆的。根据变色原理的不同，变色玻璃可以分为光致变色玻璃、热致变色玻璃、电致变色玻璃和力致变色玻璃等，其中最常见的就是光致变色玻璃和电致变色玻璃了。

光致变色玻璃

光致变色玻璃是在玻璃原料中加入特殊的感光材料制作而成，最常使用的是卤化银。卤化银本身是无色的，但是在遇到阳光照射时不稳定，容易分解成为银原子和卤素原子，银原子聚集在一起形成胶体，这种胶体银对光有很强的吸收能力，玻璃颜色因此会变暗。当去除阳光照射后，银原子和卤素原子又会重新反应结合成无色的卤化银，玻璃又会恢复透明。

光致变色玻璃最成功的应用就是眼镜片了，在室内的时候是正常的眼镜，而到了室外就可以变为墨镜使用。这种玻璃大家应该不是很陌生，相信身边多多少少都有戴变色眼镜的小伙伴。

波音787没有遮光板的窗户和调光按钮

▲不同颜色的窗户

这是怎么做到的呢？显然上述的光致变色玻璃已经不能满足需求了，毕竟外界光照条件是人为控制不了的，光致变色玻璃的明暗也就自然无法随心所欲。波音787所用的玻璃，是一种可以通过用电来控制玻璃颜色明暗的玻璃，叫做电致变色玻璃。

电致变色玻璃是在两层玻璃基层中间加上导电介质，通过外加电场或电流来改变中间介质的颜色和透明度，从而改变玻璃的颜色状态。电致变色玻璃通常由下图所示的几层结构组成。

透明导电层——一层导电薄膜，具有很高的光通过率和电导率。普通玻璃本身是不能导电，加上两层透明导电层之后，便可以形成导电玻璃。透明导电层的好坏，直接影响电致变色玻璃的性能。

电致变色层——电子和离子的混合导体，是电致变色玻璃的核心部分，在电场作用下可以发生颜色改变，需要较大的色光调节范围、较好的循环稳定性和较短的响应时间。

电解质层——用于传导变色反应过程中所需的离子，需要较高的离子透过率和较低的电子透过率，目的是尽可能地只让离子通过，阻拦电子通过。

离子存储层——也是电子和离子的混合导体，用于提供和储存变色所需要的离子，一般使用可逆的氧化还原物质。

了解了它的结构，那么具体原理是怎样的呢？玻璃的导电层加上电压之后，离子存储层内的离子通过电解质层，进入电致变色层，与电致变色层的物质结合发生化学反应，使玻璃呈现特定的颜色。电压的大小会影响进入电致变色层离子的多少，通过控制电压的大小就可以实现对颜色深浅的调节。断电后，离子从电致变色层通过电解质层又回到离子存储层，玻璃又恢复到初始的状态。

是不是很神奇？有了电致变色玻璃，即便是在白天，把窗户调至最暗的颜色，便可营造夜晚的氛围，仿佛深邃的夜空就在身旁，让你即刻入眠。喜欢看风景的朋友，把窗户调至不同的颜色，也会有惊喜哦。有了这款变色玻璃，遮光、看风景两不误！

▲自然光和偏暗光下的窗外

▲自然光和偏暗光下的风景

▲自然光和偏暗光下的日落

想象一下，未来将电致变色玻璃用在汽车上，就再也不用去贴膜了；用在家里的窗户上，好像也就没有窗帘什么事儿了，窗帘也将面临被取代的风险。要说这种玻璃的缺点，那大概就是贵了！

电控雾化玻璃

提到电致变色玻璃，就不得不提另一种也是通过电来改变状态的玻璃：通过一个开关按钮即可控制玻璃变成雾化或者透明两种状态，我们把它叫做电控雾化玻璃。

这又是什么原理呢？电控雾化玻璃是在两层玻璃中间有一层调光膜，调光膜中有液晶物质。在自然状态下，液晶分子无规则排列，光线被液晶分子散射到各个方向，使玻璃呈现雾化状态；通电时，液晶分子变为有规则定向排列，使光线正常通过，从而呈现透明状态。

无论是在酒店还是家里的淋浴间，这种玻璃都十分实用，雾化状态在使用时可以保护个人隐私，透明状态又可以使空间更敞亮。有朋友可能要担心，电控雾化玻璃用在浴室或卫生间，万一停电了怎么办？玻璃变透明了岂不是很尴尬？其实：这种玻璃在通电时才透明，断电时是雾化状态，所以完全不用担心。只要别把控制开关的按钮放在外面，你就是安全的。

当然，电控雾化玻璃也可以用在家里的各种窗户上，这样窗帘又要下岗了。真是科技改变生活啊!