[发明专利]一种光学窗口材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性纳米材料技术领域，主要涉及一种基于超分子相互作用的交替层状组装技术所制备的光学窗口材料及其制备方法。该发明的光学窗口材料不仅具有良好的紫外光/近红外光双隔绝效果、隔绝效果可调节性以及良好的可见光透过性，而且该发明方法操作简便，设备要求简单，制作周期短，不受基底大小、形状、是否平面等限制。

背景技术

太阳光是地球照明的主要光源，是人类赖以生存的保证。近年来，伴随着人类活动的日益加剧，臭氧层破坏严重，环境问题日趋突出，太阳光在保证人类日常需要的同时，其中蕴含的大量有害射线已经逐渐影响到了人类的正常生活。过量的阳光照射会对人体健康、物品、节能环保等都带来巨大的影响：(1)对人体的影响。主要是指紫外线对皮肤、视力和红外线对视力造成的伤害。过度暴露在紫外线中，会使皮肤表面泛红，丧失原有弹性，失去光泽，皮肤老化，甚至会发生癌变。眼睛长期受紫外线照射，会导致角膜、视网膜、水晶体链等受损，视力下降，竖线疼痛、流泪等症状。高强度的红外线会使组织坏死，蛋白质凝固，如短波红外线引起的白内障、日光性视网膜脉络膜烧伤等，同时，红外线也能加剧紫外线引起的皮肤癌。(2)对物品的影响。许多室内和车内物品在日光直射下会褪色。有害光线的透过，会造成室内地毯、家私、艺术品、窗帘及车内仪表台、座椅等物品的褪色、老化等。(3)对节能环保的影响。红外线具有明显的热效应，尤其是近红外部分。对运行空调系统的建筑物或运输工具而言，大量的红外线引起的热效应，会加重空调系统的负担，增加能耗。因此，合理利用太阳光，保证可见光透过的同时，隔绝过量的紫外线、红外线已经成为了一个重要的研究课题。

常规解决上述问题的方法主要有使用热反射金属镀膜玻璃、贴装防晒隔热膜等。但以上产品存在以下缺点：可见光透过性差，不能对其加以充分利用；反射率高，造成的二次光污染较为严重；金属镀膜易氧化，影响隔绝和透明效果。与之相比，利用功能性纳米材料来处理玻璃表面，获得的防紫外光/近红外光辐射材料，具有低反射率、高透明度等特点，而且其制作方法简易、周期短，材料易得，因此，利用功能性纳米材料(如氧化铟锡由于其具有紫外光/红外光双隔绝性以及可见光透明性，被广泛应用与各种光学镀膜中；氧化锌是一种透明的防紫外抗菌材料，常用于防晒霜等化妆品中)制备防紫外光/近红外光辐射透明材料的研究势必引起广泛关注。

交替层状自组装技术是一种基于超分子相互作用的新型薄膜制备技术，利用分子间非共价键作用力，如静电力、范德华力、配位作用、亲疏水作用等，实现不同功能物质在基底上交替生长成膜。利用交替层状自组装技术，选择具有特定功能的纳米材料，可以制备多种功能性薄膜。相比于传统的成膜技术，如溅射技术、气相沉积技术、电子束镀膜技术等，该方法具有操作方便、设备工艺要求简单等优势，且对基底的大小、形状、是否平面没有要求，是一种具有较大开发潜力的新技术。

因此，结合交替层状自组装技术和功能性纳米材料，构筑防紫外光/红外光辐射透明材料必将成为研究热点。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于超分子相互作用的光学窗口材料的制备方法，主要采用超声辅助浸泡组装技术和旋涂组装技术，在基底上构筑高分子/纳米粒子复合薄膜，实现紫外、紫外光/近红外光的双隔绝性能。

一种基于超分子相互作用的光学窗口材料的制备方法，其特征在于：该发明采用交替层状自组装技术，其实质是利用纳米粒子与高分子间的配位相互作用，依靠这种键合力，形成稳定的高分子/纳米粒子复合薄膜，尤其结合超声技术的交替自组装。

本发明的一种基于超分子相互作用的光学窗口材料的制备方法，其特征在于，结合超声技术或旋涂和交替层状自组装技术，具体包括以下步骤：

1)、将石英片或硅片用洗液清洗，再用去离子水清洗石英片、硅片，用氮气吹干；

2)、将步骤1)中所得的基底置于高分子溶液A中，静置，达到饱和后取出，用相应溶剂冲洗，室温下氮气干燥；

3)、将步骤2)中所得的基底置于纳米粒子溶液B中，超声条件下浸泡，达到饱和后取出，用相应溶剂冲洗，室温下氮气干燥；

4)、交替重复步骤2)和步骤3)，直至基底表面组装上所需层数的高分子/纳米粒子复合薄膜。

本发明的另一种基于超分子相互作用的光学窗口材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、将石英片或硅片基底用洗液清洗，再用去离子水清洗石英片、硅片，用氮气吹干；

2)、在步骤1)中所得的基底上，旋转涂覆高分子溶液A，再旋转涂覆相应溶剂至少2次；优选3-5次。