变色玻璃为什么能变色给玻璃上颜色的方法

玻璃隔风透光、性能稳定，各种类型由于使用场合不同而具备不同的特性，适用范围非常广。我们在挑选玻璃时，除了关注价格以外，还应对其种类和性能有一定了解，扬长避短，才能够找到更适合使用的材料。我们收集资料编撰了这篇文章，帮助大家了解变色玻璃的工作原理，并介绍几种给玻璃上色的方法。

一、变色玻璃为什么能变色

在适当波长光的辐照下改变其颜色,而移去光源时则恢复其原来颜色的玻璃.又称光致变色玻璃或光色玻璃.变色玻璃是在玻璃原料中加入光色材料制成.此材料具有两种不同的分子或电子结构状态,在可见光区有两种不同的吸收系数,在光的作用下,可从一种结构转变到另一种结构,导致颜色的可逆变化,常见的含卤化银变色玻璃,是在钠铝硼酸盐玻璃中加入少量卤化银(AgX)作感光剂,再加入微量铜、镉离子作增感剂,熔制成玻璃后,经适当温度热处理,使卤化银聚成微粒状而制得.当它受紫外线或可见光短波照射时,银离子还原为银原子,若干银原子聚集成胶体而使玻璃显色;光照停止后,在热辐射或长波光(红光或红外)照射下,银原子变成银离子而退色.卤化银变色玻璃的特点是不容易疲劳,经历30万次以上明暗变化后,依然不失效,是制作变色眼镜常用的材料.变色玻璃还可用于信息存储与显示、图像转换、光强控制和调节等方面.

含有溴化银(或氯化银)和微量氧化铜的玻璃是一种变色玻璃.当受到太阳光或紫外线的照射时,其中的溴化银发生分解,产生银原子(AgBr==Ag+Br).银原子能吸引可见光,当银原子聚集到一定数量是,射在玻璃上的光大部分被吸收,原来无色透明的玻璃这时就会变成灰黑色.当把变色后的玻璃放到暗处时,在氧化铜的催化作用下,银原子和溴原子又会结合成溴化银(Ag+Br==AgBr),因为银离子不吸收可见光,于是,玻璃又会变成无色透明.这就是变色玻璃变色的基本原理.

用变色玻璃制作窗玻璃,可使烈日下透过的光线变得柔和且有阴凉之感.变色玻璃也可用于制作太阳镜片.

二、给玻璃上颜色的方法

向玻璃原料中添加能够形成着色离子、化合物胶体及金属胶体粒子的物质,使之呈现不同颜色的工艺,按照着色机理可分四种类型:

①离子着色.是向玻璃料中添加钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)等过渡元素的化合物,以离子状态存在于玻璃中,由于它们的价电子在不同能级(基态和激发态)之间跃迁,引起对可见光的选择吸收而着色,如钴蓝、锰紫、镍绿等颜色玻璃.

②化合物胶体粒子着色.是向含锌(ZnO)的玻璃中添加硫或硒的化合物(如CdS、CdSe等),在玻璃中形成CdO、ZnS、ZnSe等,然后在低于退火温度下进行两次热处理,形成CdS、CdSe并生长成非常大的胶体粒子,因光散射而使玻璃着色,如硒红、镉黄等颜色玻璃.

③金属胶体粒子着色.是向玻璃原料中添加容易分解成金属状态的氧化物(如金、银、铜等氧化物),先以离子态溶解于玻璃中,经热处理转变成原子态并聚集、长大成胶体粒子,因光散射引起对可见光的吸收而着色,如金红、铜红、银黄等颜色玻璃等.

④半导体着色.是向玻璃料中添加CdS、CdSe、CdTe等着色剂,在可见光区不出现吸收峰而呈连续的吸收区,透光区和吸收区间是一条坡度很陡的分界线.与前述几种着色机理不同,其颜色随CdS/CdSe的比例而变化,如CdS多时接近橙色,CdSe多时呈红色,而CdTe多时则是黑色,即它们依O2、S2、Se2、Te2的次序向长波方向移动.根据半导体能带理论,这些阴离子的亲电势依次变小,可依次用较低的能量(可见光附近)的光,就可以将它们的价电子激发至导带(激发态),使其截短波较限进入可见光区而导致玻璃着色.

相关概念

玻璃

玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。有时把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也称作农业生产体系玻璃。

颜色

颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。人对颜色的感觉不仅仅由光的物理性质所决定，比如人类对颜色的感觉往往受到周围颜色的影响。有时人们也将物质产生不同颜色的物理特性直接称为颜色。

着色剂

着色剂（Coloringagent）是为食品着色的物质，可增加对食品的嗜好及发生反应食欲，按来源分为化学合成色素和天然色素两类。着色剂主要分颜料和染料两种。颜料按结构可分为农业生产体系颜料和无机颜料；染料是可用于大多数溶剂和被染色塑料的农业生产体系化合物、优点为密度小、着色力高、透明度好，但其一般分子结构小，着色时易发生迁移。

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