智能變色材料在室內設計中的應用研究

崔 威 （揚州大學廣陵學院 225000）

智能變色材料在室內設計中的應用研究

崔 威 （揚州大學廣陵學院 225000）

隨著近年來對智能材料的不斷研究和創(chuàng)新，智能材料逐漸被應用在各個領域，其已經占據(jù)著不可替代的地位。智能變色材料便是智能材料中的一種，它能根據(jù)所處環(huán)境各因素的變化產生“響應”，并且顏色豐富能動態(tài)變化，具有極強的裝飾性和創(chuàng)新性。本論文主要對智能變色材料在室內設計中的應用進行研究和分析，并試圖給室內空間帶來傳統(tǒng)裝飾材料所不具備的新功能及更強的環(huán)境適應能力，以提高人們的生活品質。

智能材料；智能變色材料；室內設計

生活中大部分傳統(tǒng)裝飾材料只具有一定的保護性能、裝飾性能及其它用于特殊目的性能，大都是單方面的，不能根據(jù)所處環(huán)境的變化產生自身的反應，從而也不具備“智能”的意義?？萍及l(fā)展將智能材料推向了各個領域，不同的智能材料能根據(jù)所處環(huán)境中不同因素的變化產生自身的響應，智能變色材料便能在光線、溫度、電及濕度等等環(huán)境因素的變化中產生色變，而這些功能可能就是室內空間所需要但傳統(tǒng)裝飾材料不能提供的。

一、智能變色材料的定義和優(yōu)勢

1.智能變色材料的定義

變色現(xiàn)象是指物質在外界環(huán)境作用下而產生的一種對光反應的改變。在外界激發(fā)源的作用下，一種物質或一個體系發(fā)生顏色明顯變化的現(xiàn)象稱為變色性。在氣體、液體或固體中都可以觀察到變色性，外界激發(fā)源可以是光、電、熱和壓力等。利用材料的變色性做成的器件稱為變色材料。按材料受到的刺激方式來分，主要有4類：光致變色，熱致變色，電致變色和其它變色。

光致變色現(xiàn)象是指一個化合物A在受到一定波長的光輻照下，可進行特定的化學反應，獲得產物B，由于結構的改變導致其吸收光譜發(fā)生明顯的變化，而在另一波長的光照射下或熱的作用下，又能恢復到原來的形式。這種在光的作用下能發(fā)生可逆顏色變化的化合物，稱為光致變色化合物。

電致變色是指在電流或電場的作用下，材料發(fā)生光吸收或光散射，從而導致顏色產生可逆變化的現(xiàn)象。

熱致變色是指一些化合物和混合物在受熱或冷卻時可見吸收光譜發(fā)生變化的性質；熱致變色材料是由變色物質加上其他輔助成分組成的功能材料，具有顏色隨溫度改變的特性。

2.目前智能變色材料的應用領域

由于智能變色材料有不同的類型，已經被多個領域所應用，如食品包裝、軍事、汽車工業(yè)等等。

在食品包裝上，在2013年最新研發(fā)出一種變色薄膜，這種采用光子凝膠制成的新型模內標簽，會在遇到不新鮮的食物所釋放出的化學物質時變色，所以標簽的顏色能提示食品是否變質。

在軍事上，對于飛機、軍艦、坦克、裝甲車等，用涂敷或摻雜光致變色材料的方法，使其表面具有光致變色功能。在光照下變色，與環(huán)境匹配，變色偽裝已成為視覺隱身的主要途徑。

在汽車工業(yè)上，感光玻璃吸收紫外線或陽光后，而產生顏色的變化，當失去紫外線或陽光照射時，根據(jù)車室內外溫度即回復到原來的顏色。變色后有效防止強烈太陽光對駕駛員的視線刺激，有效保證了駕駛員安全和提高駕駛的舒適性。

3.智能變色材料在室內裝飾中的優(yōu)勢

從以上分析可以看出智能變色材料已在其他領域發(fā)揮了自身特點，筆者認為這些優(yōu)點同樣可以應用在室內設計中，大部分傳統(tǒng)的裝飾材料都是單方向的，對于環(huán)境的變化適應性較弱，傳統(tǒng)裝飾材料大都含有工業(yè)化學元素對環(huán)境和人體造成很大的損害，并且缺乏和使用者之間的交流。

面對傳統(tǒng)材料存在的缺點，智能變色材料有著其自身的優(yōu)勢。其一，現(xiàn)在的智能變色材料基本不含有毒物質對環(huán)境和人體不會造成污染和損害；其二，它在環(huán)境各個因素的變化時自身產生反應而變化，在保護室內空間環(huán)境的同時還能與使用者產生互動交流，有一種提示作用；其三，對空間具有很強的裝飾性，其顏色豐富并且經常變化，會給空間帶來趣味性和新鮮感；其四，智能變色材料的造價不比其他優(yōu)質材料昂貴，美國最新發(fā)明的變色薄膜證明了這一點，項目負責人Thomas說：“我們用這種薄膜覆蓋一個足球場大小的區(qū)域只需要花費大約100美元”。如果能將這些特點在室內設計中充分發(fā)揮，一定會大大的提高人們的生活品質。

二、智能變色材料在室內設計中的應用分析

1.智能變色材料在室內光照中的作用

普通的玻璃、門窗及透光材料不具備根據(jù)光線或紫外線的強弱自我調節(jié)的功能，往往導致光線及紫外線過量照射到室內，對人、家具和其他物品造成破壞，形成光污染；或因為遮擋物透光性差不能滿足光線對室內的照明。

將智能變色材料與玻璃結合，制成感光變色玻璃，當作用在玻璃上的光強、光譜組成、溫度、熱量、電場或電流產生變化時，玻璃的光學性能將發(fā)生相應的變化，從而使其在部分或全部太陽能光譜范圍內從一個高透過狀態(tài)變?yōu)椴糠址瓷浠蛭諣顟B(tài)，使玻璃發(fā)生變色反應，也可根據(jù)需要動態(tài)地控制穿透玻璃的能量，這就能很好的調節(jié)室內的光照量。

此外，目前已有智能變色材料能與光伏材料相結合，不但能調節(jié)室內透光量而且能將光能轉化為建筑室內所需能源做到了節(jié)能，提高了對自然光線的利用率。

2.智能變色材料在室內清潔環(huán)保中的作用

我們生活中常用的傳統(tǒng)裝飾材料都是被動的存在于空間內，不能根據(jù)室內的環(huán)境污染狀況作出相對的反應，導致使用者無法在第一時間發(fā)現(xiàn)環(huán)境已被污染。

智能變色材料在室內清潔環(huán)保中同樣可以帶來新功能，在2013年最新研發(fā)出了一種變色薄膜，它是把聚合物結合到一種自組裝超材料中，在暴露于溶于溶液的離子或大部分環(huán)境中的離子時，這種材料會變色。該材料是根據(jù)離子滲入親水層的能力來改變顏色的。這種微米厚的材料采用名為光子凝膠的疏水性聚苯乙烯和親水性聚2-乙烯基吡啶（P2VP）的納米層制成。光子凝膠比人的頭發(fā)還要細，而且這種材料的成本極低。

可以將這種材料應用在室內裝飾中，如廚房和衛(wèi)生間的墻面臺面等地方，當這種材質接觸到污染物質便會變色，達到提醒使用者的目的，同時會在遇到不新鮮的食物所釋放出的化學物質時變色，從而可以判斷食物的新鮮程度。

3.智能變色材料在室內安全防范中的作用

傳統(tǒng)材料在面對安全隱患時基本沒有阻止和警報提示的功能，必須借助其他的防范系統(tǒng)，導致建筑必須在結構和造價上做出調整。

熱致變色是智能變色的一種，熱致變色是指一些化合物和混合物在受熱或冷卻時可見吸收光譜（顏色）發(fā)生變化的性質；具有熱致變色特性的物質稱為熱致變色材料，熱致變色材料是由變色物質加上其他輔助成分組成的功能材料，具有顏色隨溫度改變的特性。具有測溫的功能，對室內安全起到防范作用。

4.智能變色材料在室內空間氛圍和新鮮感的作用

智能變色材料能為室內提供良好的裝飾效果，現(xiàn)在新型的光致材料采用了低價格的聚合物基材料，可以融入到很多的材料當中，例如地磚、壁紙、鏡面或者是一些裝飾圖案等，當室內光線變化的時候，這些材質便會自行進行調整變色。

光致變色涂料便是一種會因為環(huán)境中光線強度的變化而使得自身顏色相應變化的智能變色材料；當季節(jié)變化時，不同的氣溫也會使空間中的熱致變色材料呈現(xiàn)出四季分明的色彩；智能變色材料讓空間在環(huán)境因素變化的情況下可自行變換裝飾風格，營造出不同的氛圍，給人們增添了新鮮感和趣味性。

三、結語

通過對智能變色材料在室內設計中應用的分析和研究，可以得出智能變色材料具有很大的發(fā)展前景和優(yōu)點，可以總結為以下幾點：1.它在環(huán)境各個因素的變化時自身產生反應，對室內空間有提示和保護的作用；2.對空間具有很強的裝飾性，能營造出不同的空間氛圍，增加趣味性和新鮮感；3.現(xiàn)在的智能變色材料基本不含有毒物質對環(huán)境和人體不會造成污染和損害；4.智能變色材料的造價不比其他優(yōu)質材料昂貴。

在節(jié)能環(huán)保、舒適美觀的新型功能材料成為新的發(fā)展趨勢的背景下，智能變色材料有著不可代替的作用，而它在室內設計中的應用較之以往一成不變室內裝飾有著突破性的意義。

[1]姚康德，成國祥.智能材料[M].化學工業(yè)出版社，2002-1-1.

[2]沈慶月.光致變色材料的研究和應用[M].南京工業(yè)大學材料學院，2009.

[3]張春.比人聰明的智能材料[M].甘肅科學技術出版社，2012-4-1.

[4]趙金榜.21世紀涂料發(fā)展的寵兒--智能型涂料[J]-中國涂料，2006（01）.

[5]楊大智.智能材料與智能系統(tǒng)[M].天津大學出版社，2000.12-1.

[6]曾光廷，劉穎，黃婉霞.現(xiàn)代新型材料[M].輕工業(yè)出版社，2006.

[7]韓銘.智能材料的研究應用及發(fā)展趨勢[J].河南建材，2011（3）.

[8]徐棟，陳宏書，王結良.智變色材料的研究進展[J].兵器材料科學與工程，2011.34（3）.