Hvorfor endrer noe U-formet glass farge etter eksponering for sollys?

Som et svært vanlig bygningsdekorasjonsmateriale skal U-formet glass, som vist i figur 1, ikke bare oppfylle de ulike funksjonene som kreves i arkitektonisk utforming, men også ha god stabilitet og holdbarhet, og tåle vind og sol hele året. Det vil ikke være noen merkbar endring.

Så hvorfor endrer U-formet glass farge? For å få et nøyaktig svar testet vi flere typer U-formet glass. Før vi tester, må vi først avklare følgende konsepter:

1. Grunnleggende begreper
1. Grunner til at gjenstander vises farget
Objekter i naturen kan deles inn i to kategorier: lysende objekter og ikke-lysende objekter etter om de kan sende ut lys. Ikke-lysende objekter er delt inn i transparente og ugjennomsiktige objekter. Fargen på en ugjennomsiktig kropp bestemmes av nyansen den reflekterer; fargen på en gjennomsiktig kropp bestemmes av nyansen den overfører. U-formet glass er en gjennomsiktig kropp. Hvis vi ser et stykke U-formet glass som ser grønt ut, er det fordi det absorberer rødt og blått lys, og til slutt kommer det grønne lyset inn i øyeeplene våre.

Den vanligste lyskilden i dagliglivet er solen. Som vi alle vet er solspekteret delt i to deler, synlig lys og usynlig lys. Bølgelengden til synlig lys er 380-780nm, som vist i figur 6, etter spredning er det delt inn i syv farger: rød, oransje, gul, grønn, blå, blå og lilla; usynlig lys er delt inn i to typer, og bølgelengden større enn rødt lys kalles infrarøde stråler, som har bølgelengder kortere enn fiolett lys, kalles ultrafiolette stråler. Øynene våre kan bare se synlig lys.

Som nevnt tidligere avhenger fargen på et U-glass av fargen på det synlige lyset som sendes ut av U-glasset. Så, hva bestemmer fargen på synlig lys som overføres av U-glass? Det starter også med sammensetningen av U-glass. Briller med forskjellige komponenter har forskjellige farger, som vanlig glass og ultraklart glass i figur 7.

2. Sammensetning og aldringsårsaker til U-glass
I industriell produksjon inneholder hovedråstoffet sand av U-glass en viss mengde jernelement, og jernholdige ioner (Fe2 pluss ) vil absorbere synlig lys i de blå og røde båndene, slik at mer grønt lys slipper gjennom, noe som vil forårsake dette Det produserte U-glasset er grønnaktig. For å kompensere for innvirkningen av høyt jerninnhold på glasset, vil noen produsenter tilsette oksidasjonsmidler for sjeldne jordarter (ceriumdioksid) til råvarene, men dette vil få glasset til å se gulaktig ut. For å syntetisere den gulgrønne fargen brakt av sjeldne jordarter, må forbindelser som selen, rubidium eller mangan tilsettes, som kan produsere lilla eller lilla-rød i U-glass, som akkurat utfyller den gule tonen [1]. Etter disse justeringene er glasset ikke lenger den ideelle "fargeløse linsen", men har en "hvit tåkefarge". Selv om U-glasset som produseres på denne måten ikke lenger er grønnaktig, reduserer det sterkt lystransmittansen til U-glasset, noe som gjør U-glasset ikke lenger gjennomsiktig, men hvitt. Det mer alvorlige problemet er at den sjeldne jordartsoksidanten vil bli utsatt for de ultrafiolette strålene fra solen. Under påvirkning av eksponering for solen, hvis det brukes som en bygningsglassgardinvegg eller yttervegg, vil U-glass endre farge innen 1 til 2 år og miste sin opprinnelige glans. På grunn av ulik grad av sollys på bygningens glassgardinvegg, vil fargeforskjellen på samme gardinvegg vises etter flere års eksponering.

"Solarisering er et fysisk fenomen, som betyr at når materialet blir bestrålt av høyenergiske elektromagnetiske bølger, vil fargen endre seg. Vanlige høyenergiske elektromagnetiske bølger inkluderer ultrafiolette stråler og røntgenstråler, og vanlige materialer som vil gjennomgå solarisering inkluderer glass. og plast." – Wikipedia

3. Hvorfor endrer ikke floatglass farge?
Fordi de fleste av bygningens gardinvegger bruker vanlig hvitt flytglass, er det ikke nødvendig å tilsette oksidanter til glassråvarene, så det er ingen endring i valensen til oksidanter under påvirkning av ultrafiolette stråler. Ultraklart floatglass produseres i utgangspunktet av store floatglassprodusenter, og det er ikke tilsatt billige oksidanter eller blekemidler, så det er sjelden man skifter farge etter eksponering. For å spare råvarekostnader legger noen U-formede glassprodusenter til billige glassblekemidler, og misfarging av glass er uunngåelig.

2. U glass aldring test
For ytterligere å verifisere problemet med misfarging av glass, testet vi det U-formede glasset på markedet. Det er to nøkkelpunkter i aldringseksperimentet med U-glass i dette eksperimentet. Den ene er å realisere eksponeringseffekten gjennom UV-værbestandighetstestboksen, og å elde U-glassprøvene fra forskjellige produsenter. Senere ble transmittansen av synlig lys med forskjellige bølgelengder på hvert stykke U-glass målt.

Vi brukte tre typer U-glassprøver. I tillegg til U-glasset produsert av Appleton (merket som ASG), sammenlignet vi også to U-glass produsert av andre U-glassprodusenter på markedet, merket som henholdsvis A og B. Vi kuttet U-glasset til de tre produsentene i to små stykker, det ene stykket ble skikkelig bevart som en standardprøve, og det andre stykket ble lagt i en UV-værbestandighetstestboks. Etter en viss periode med akselerert aldring ble lystransmittansen målt med et fotometer, og til slutt oppnådd. Det kan reflektere graden av aldring og misfarging av U-glass.

1. UV-forvitringstestkammer
Dette eksperimentet bruker et 313 lampetype UV-forvitringstestkammer, som vist i figur 9, utstyrt med 2 UVB-313 ultrafiolette lamper. Det kortbølgede ultrafiolette lyset som sendes ut av UVB-313-lampene er sterkere enn de ultrafiolette solstrålene som vanligvis bestråler jordoverflaten. På denne måten kan aldring av materialet akselereres i størst grad. Mengden ultrafiolett lys bestrålet hver 24. time er lik mengden ultrafiolett lys bestrålet i utemiljøet i 3 måneder. I analogi bestrålet vi glasset i henholdsvis 480 timer og 960 timer for å simulere 5 år og aldringsstatus for U-glass etter 10 år.

2. Shimadzu UV-Vis-NIR-spektrofotometer SolidSpec-3700/3700DUV
I dette eksperimentet ble Shimadzu UV-Vis-NIR-spektrofotometer SolidSpec-3700/3700DUV brukt, som vist i figur 5. Shimadzu, som verdens viktigste produsent av spektroskopiske instrumenter, utviklet UV-Vis-IR-spektrofotometeret SolidSpec{ {7}}/3700DUV med et veldig bredt testområde, og SolidSpec-3700/3700DUV bruker en integrerende sfære som deteksjonsenhet og integrerer 3-deteksjon Instrumentet er på den integrerende sfæren, noe som forbedrer målenøyaktigheten betraktelig.

3. Eksperimentell databehandling
Etter å ha utført 960-time-aldringstesten som beskrevet ovenfor, kan vi tegne følgende lystransmittanskurve. Den blå kurven er U-glasset produsert av ASG, og de gule og grå kurvene er U-glasset produsert av to U-glassprodusenter A og B.

ASG har den beste generelle lystransmittansen, etterfulgt av A, og B er den dårligste. Samtidig er det ikke vanskelig å se at lystransmittansen til det røde båndet til B-glass er betydelig lavere enn det blågrønne båndet, så dette glasset vil se åpenbart blågrønt ut.

Etter fem år med ultrafiolett stråling er den totale lystransmittansen til ASG fortsatt best, og fargeendringen er også liten. Imidlertid viser U-glasset til A og B at den synlige lystransmittansen i båndet nær lilla synker betydelig, noe som vil føre til at U-glasset misfarges, og viser en matt gulbrun farge.

Ti år senere er endringen mer åpenbar. Lystransmittansen til synlig lys nær den ultrafiolette bølgelengden faller til og med ut av diagrammet når det passerer gjennom U-glasset til A. På denne måten vil fargeendringen til U-glass uunngåelig bli mer tydelig.

Vi kan like godt gjøre en datasammenligning, beregne forskjellen i lystransmittansfallet til hvert glassstykke etter aldringstesten, og deretter tegne det inn i et ikon, slik at vi intuitivt kan se hvor mye lystransmittansen til hvert stykke glass har endret seg i forhold til originalen etter aldring Variety.

Etter ti år med aldring er transmittansendringene til de tre U-glassene vist i tabell 5 lik de i tabell 4, ASG har fortsatt den minste endringen, og A har fortsatt den største endringen. Det kan være lurt å tegne A-korrelasjonskurven i en tabell, som vist i Tabell 6. Det kan sees at lystransmittansen til U-glasset nummerert A har sunket betydelig etter 5 års eksponering, spesielt lystransmittansen i båndet nær det lilla synlige lyset har en klippe På denne måten vil misfargingen av U-glass uunngåelig være veldig tydelig.

3. Eksperimentell oppsummering
For å oppsummere er det ikke vanskelig å finne at hovedforskjellen mellom U-glass produsert av forskjellige produsenter er lystransmittansen når de forlater fabrikken. U-glass av god kvalitet har høy lysgjennomgang og er krystallklart, mens U-glass av dårlig kvalitet ser ut som Det er dekket med et lag med hvit tåke, og gjennomsiktigheten er ikke ideell. Etter år med sollys vil imidlertid lystransmittansen endre seg i varierende grad. Jo større verdien av endringen er, desto tydeligere er fargeendringen på glasset. Det er en skikkelig vurdering av glassets tilstand etter mange år.