汽车防眩薄膜

汽车防眩薄膜的研究陈国军湖南理工学院西院机电系湖南岳阳414000摘要:通过分析当前汽车防眩装置的工作性能和状况，采用互补型变色材料，对汽车防眩薄膜变色部分的结构和工作性能进行了创新设计，运用光电控制器，实现了对变色部分的自动控制。防眩实验结果表明：变色部分能够自动完成着色、消色和光致变色过程，工作稳定可靠；控制部分动作准确、运行良好。关键词:防眩着色消色互补型中图分类号：T—18文献标识码：TStudyontheAntidazzleMembraneofMotorVehicleChenguo-junDept.ofMech&Elec.Engineering.HunanInstituteofScience&Technology,Yueyang,Hunan.414000Abstract:Basedonanalysisofoperatingabilityandconditionofcurrentantidazzleinstall,thestructureandoperatingabilityofthepartofdiscolorwerecreativelydesignedwiththematerialofcomplementary-typediscolor,andwiththephotoelectriccontrollertorealizethediscoloringpartcontrolledautomatically.Theresultsofantidazzlingtestshowedthatthepartofdiscolorwasabletofinishtheprocessofstaining,achromatizingandphotochromismingautomatically,rapidlyandreliable.Thepartofcontrolalsoworkedaccuratelyandverywell.Keywords:AntidazzleStainAchromatizeComplementary-type1前言交通部门有关数据显示，在导致死亡的所有交通事故中，40%以上都发生在夜间，尽管夜间道路上行驶的汽车数量要比白天少80%。但这样的结果并不让人惊讶。科学研究证明，如果晚上汽车相向行驶时不互闭远光灯，对双方驾驶员造成的强光刺激就更容易引发交通事故。为解决此类问题，有关部门研制生产了光致变色薄膜和光致变色玻璃，虽然这两种器件接受光照后能变色减弱光透射率，有一定的防眩作用，但其响应速度慢、变色时间长，一般为3~10S，很难满足夜间汽车交会时所需快速变色而用以防眩的要求。目前已研制出来的电致变色玻璃，虽然能满足快速变色而达到防眩的目的，但其存在生产工艺复杂、成本高、容易破损、安装与更换均不方便等缺点，且一旦破裂后将失去防眩功能。为此，汽车防眩行业急需要一种新型的汽车防眩薄膜。2结构组成汽车防眩薄膜主要由变色与控制两大部分组成。变色部分是由可以发生光致变色和电致变色的混合变色材料层[1]组成的变色器件，控制部分是由电源和抗干扰能力强的光电控制器组成的光电一体化装置。2.1变色部分变色部分由透明导电层、混合变色层、电解质层、对电极层组成的变色器件。该部分是完成防眩的技术关键。变色部分的结构如图1所示：1、7—透明薄膜层2、6—透明导电层3—混合变色层4—电解质层5—对电极层8、9—引出导电极图12.1.1透明导电层透明导电层是混合变色层与外加电源实现沟通的桥梁。汽车防眩薄膜中有两层透明导电层，且每个透明导电层上均有一个引出导电极与控制部分相连。透明导电层镀在透明薄膜层上，汽车防眩薄膜通过透明薄膜层粘贴在汽车驾驶室的视窗玻璃上。透明导电层要求整体在可见光区是全透明的，一般选择ITO或FTO薄膜，要求导电性能好，方块电阻不大于60W/。2.1.2混合变色层混合变色层是变色部分的核心层。变色部分工作性能的好坏主要取决于该层的阴极着色材料WO3的镀制。混合变色层既能对光辐射产生响应，即所谓的光致变色，又能对电化学极化产生响应，即所谓的电致变色。汽车防眩薄膜的混合变色层将光辐射和电化学极化组合起来，可以产生一种新的现象——可见光变色效应。汽车防眩薄膜在白天只利用其光致变色效应(实验表明较微弱)，在晚上主要利用其电致变色效应。2.1.3电解质层电解质层也称离子导电层，其主要特点是高离子导电率和高电子电阻率。变色部分中电解质层的主要任务是传输离子。汽车防眩薄膜变色部分中的电解质层采用掺有Li+的固体快离子导体，它提供了电致变色材料所需的补偿离子。2.1.4对电极层对电极层也称离子储存层。变色部分中以NiO为阳极着色材料，将其与混合变色层组合在一起而形成相互补充的混合变色反应。互补型混合变色材料[2]的优点是节约电能且着色丰富，工作寿命长。2.2控制部分控制部分由电源和抗干扰能力强的光电控制器两部分组成，其中光电控制器又由光敏元器件、触发器、放大电路、执行元件和调节器[3]等组成。电源部分为变色部分和光电控制器提供所需的工作电压，是汽车防眩薄膜着色和消色的动力源泉。电源部分容易控制，能稳定、可靠地提供汽车防眩时所需的着色和消色[4]的控制电压。光电控制器能够自动为汽车夜间交会时提供所需的防眩着色信号，能有效保证防眩薄膜准确、可靠地工作。3工作原理3.1变色部分汽车在夜间行驶时，变色部分接收控制部分的指令及时进行着色与消色的调整。该部分主要是通过调节器——负电压/正电压——引出导电极的输入循环，完成变色部分的着色——消色过程。汽车在白天行驶时只是辅助以微弱的光致变色。汽车防眩薄膜通过控制部分动态地调节变色部分的着色与消色来改变灯光的辐射能量和汽车视窗的透射率从根本上实现了防眩。变色部分的工作原理如图1所示。3.1.1着色过程夜间汽车交会时，控制部分接收并发送防眩着色信号，同时通过引出导电极8和9向变色部分提供防眩着色电压，使其进入着色状态。汽车防眩薄膜进行防眩着色时，混合变色层3作为阴极，对电极层5作为阳极，它们被从透明导电层2和6注入的电子还原，同时由电解质层4注入阳离子则发生从无色到有色的着色反应，混合变色层的着色反应式分别为：33WOxLixeLiWO着色（1）2TiOxLixeLiTiO着色（2）3.1.2消色过程同理，夜间交会车辆驶过后，控制部分接收并发送消色信号，同时通过引出导电极8和9向变色部分提供消色电压，使其进入消色状态。汽车防眩薄膜进行消色时，混合变色层3作为阳极，对电极层5作为阴极，它们被从透明导电层2和6注入的电子氧化，同时由电解质层4注入阴离子时则发生从有色到无色的消色反应，混合变色层的消色反应式分别为：33LiWOWOxLixe消色（3）2LiTiOTiOxLixe消色（4）3.1.3光致变色过程汽车防眩薄膜在白天光照较强的情况下可自动完成由物理效应[5]引起的光致变色。变色部分中的混合变色层3吸收光子后发生电子从分子中一个能级跃迁到另一个能级，使混合变色层呈现不同的光谱，完成光致变色过程；当光照减弱后，变色部分的混合变色层由光致变色的逆反应使该层恢复到透明状态。强光弱光无色着色无色（5）汽车防眩薄膜在着色、消色和光致变色态下的透射光谱如图2所示。波长/nm透过率/%ABC图2图2中：A—汽车防眩薄膜在着色态下的透射光谱；B—汽车防眩薄膜在光致变色态下的透射光谱；C—汽车防眩薄膜在消色态下的透射光谱。3.2控制部分控制部分工作原理方框如图3所示。控制部分由电源向变色部分和光电控制器提供所需的工作电压。当夜间两车交会时，经光敏元器件产生防眩着色信号输送给触发器，再经放大电路将接收到的信号放大，驱动执行元件，最后由调节器输出变色部分着色所需的工作电压，使汽车防眩薄膜完成防眩着色过程。同理，两交会车辆驶过后，由调节器输出变色部分消色过程所需的工作电压，使汽车防眩薄膜恢复到正常状态。控制部分采用先进的光电控制元器件，能够确保其准确、可靠地工作。电源光敏元器件触发器放大电路执行部分调节器变色部分图34主要特性1．汽车防眩薄膜的变色部分采用互补型变色材料，性能优越，能同时着色和消色，着色丰富、节约电能，能最大限度地调节光透射率。实验结果显示，汽车防眩薄膜着色态对可见光谱的透过率在20%左右，消色态的透过率在85%左右，光致变色态的透过率在80%左右，能很好的满足汽车安全驾驶的要求；2．汽车防眩薄膜的防眩着色和消色响应速度快、变色效率高、循环寿命长、稳定性强、可靠性高；3．通过调节器可根据不同的光照强度调节变色部分所需的工作电压，以调节防眩薄膜的着色程度，提高了安全系数；4．汽车防眩薄膜是光电一体化产品，采用光敏元器件自动实现防眩着色与消色的控制，动作迅速、准确可靠、无需人工操作，使用方便易维护；5．汽车防眩薄膜记忆效应好、安全无毒、能耗低，结构轻巧、厚度薄，不易破裂，能保证汽车驾驶员所需的正常视野，确保安全驾驶；6．通过多次现场防眩实验，汽车防眩薄膜能够自动完成着色、消色和光致变色过程，工作稳定可靠，具有较高的实际生产使用价值。5结束语交通运输行业优先发展的重点产品应具备产品性能指标高、工作稳定、安全可靠和运行效率高、环保节能、操作性能好的特点。汽车防眩薄膜在防眩过程中使用十分方便、工作稳定可靠，是汽车夜间行驶时最理想的防眩装置。以互补型变色材料为变色部分的防眩薄膜具有很好的应用前景，特别是汽车防眩薄膜的创造发明，将给汽车防眩行业的发展带来新的变革。该产品投入市场后将进一步推动汽车防眩行业的技术革新与进步，并会产生很好的推广价值，必会带来巨大的经济效益和社会效益。参考文献1.陈国军宋志伍李嘉汽车防眩薄膜[P]中国：200520118070.3，2006,11,82.游效曾分子材料：光电功能化合物[M]上海：上海科学技术出版社，20013．方大千鲍俏伟编著实用电子控制电路[M]北京：国防工业出版社，20034.陈国华王光信等编著电化学方法应用[M]北京：化学工业出版社，20035．AshwellGJ,ed.MolecularElectronics[M]NewYork：JohnWiley&SonsInc,1992作者简介1陈国军1983年男湖南省长沙市学士机电一体化湖南理工学院西院机电系414000联系电话：137620153340730—8847514电子邮箱：[e-mail]联系地址：湖南理工学院西院机电系03级机自（1）班