[实用新型]一种离线可钢化智能低辐射镀膜玻璃

说明书

技术领域

本专利涉及建筑节能镀膜玻璃领域，具体是指一种适合产业化生产的离线可钢化智能低辐射镀膜玻璃。

技术背景

随着节能减排与低碳生活的倡导，世界各国都越来越注重建筑的节能环保。据统计，中国建筑能耗占社会总能耗的27％左右，并且随着城市化规模的扩大，这一比例还在逐年增加。研究表明，窗户是建筑物与外界能量交换的主要通道，玻璃窗的能耗占到全部建筑能耗的40％～50％。冬天，窗户（单层）与外界的能量交换占到了整个建筑物与外界能量交换的45％，而夏天，通过窗户与外界实现的能量交换则高达71％。因此，降低窗户的能量交换是降低整个建筑能耗的关键。在欧洲，80%的中空玻璃使用低辐射（Low-ε）镀膜玻璃；美国75％的住宅和三分之一的公共建筑采用Low-ε镀膜玻璃。欧美发达国家Low-ε镀膜玻璃的生产能力占世界总量的90%。我国目前Low-ε节能玻璃覆盖率不足2%,因此，培育我国自主知识产权的新型节能玻璃产品迫在眉睫了。

由于红外线的热效应是最直接的，也是人体最敏感能感觉到热的一段电磁辐射。为了实现低辐射节能的功能，通常是在普通玻璃表面涂镀一层或多层纳米级红外线反射层（称为功能层）。在玻璃表面涂镀一层或几层具有低辐射功能膜的玻璃，称为低辐射玻璃（Low Emissivity Glass,简称Low-ε玻璃）。目前功能层材料主要为厚度仅10nm左右的Ag膜及提高功能层热稳定性、减反增透、调节玻璃产品外观颜色的辅助层。低辐射功能膜的作用就是反射掉太阳光中的红外线能量部分，而保持可见光具有较高的透过率，尽可能使得太阳成为“冷光源”。在冬天，室内温度比室外高，室内的物体辐射红外线不易通过节能玻璃门窗逃逸，达到保暖效果；在夏天，室外温度比室内高，外面的红外线不易进入到室内，使得室内较为凉爽，大大减少冬天取暖和夏天制冷的能源消耗。

然而，这种仅以Ag膜作为功能层的镀膜玻璃，无论什么时候都是处于低辐射状态，始终对太阳光中的红外线能量部分具有高反射率。这在通常需要低辐射功能时是很有利的，但同时也是具有一定弊端的，在不需要低辐射功能的情况下，仍然屏蔽能量则大为不利，例如当室内温度较低而需要室外阳光辐射进入时，却由于Ag膜的高反射而无法进入，不能自动调节使室内温度达到体感比较舒适的平衡点。

而具有半导体-金属相变特性的VO₂薄膜，则可以根据温度变化实现智能调节作用，正好可以弥补Ag膜功能层的不足。将具有低辐射节能作用的纳米单银膜系与具有智能调节作用的VO₂纳米薄膜匹配，使二者融合为一体。使其在具有低辐射效果的同时，还具有智能调节作用。

自从1959年Morin发现VO₂的半导体-金属相变现象以来，人们对VO₂的半导体-金属相变以及与相变伴随的光学和电学性质的突变产生了浓厚的兴趣。当温度高于68℃时，金属相VO₂(R)反射光线，特别是红外波段的光透过率急剧降低，从而可以有效阻挡红外线的进入，避免温度继续上升。而当温度下降到68℃以下时，转变为半导体相VO₂(M)提高对红外光的透过。这样，VO₂薄膜就能够循环往复地自动调节室外太阳辐射能流和室内过热或过冷，实现对室内温度的智能控制。而实际应用过程中的最佳使用温度是在30℃附近的室温，以期获得更高的调节能力并消除其相变热滞。要想把VO₂的相变温度调节到最佳的室温附近，需要通过大半径金属元素的掺杂来实现，掺杂元素包括W、Mo、Al、Ti、Nb和Ta，通常采用的有单掺和双掺两种模式。最近的研究结果表明，VO₂的相变温度可以调节至室温附近，对红外光的开关调节作用可以高达47％。

其它已公开的VO₂基智能节能镀膜玻璃相关专利，如专利公开号CN101817644A的专利《一种辐射率可调的二氧化钒基复合薄膜及其制备方法》，虽然也提到将VO₂纳米薄膜与导电金属薄膜结合，以达到在保持二氧化钒热致变色前提下有效降低辐射率的性能，但由于其所设计膜系结构不能进行离线钢化处理，无法实现工业化大规模生产与应用。

因此，要形成能产业化和大规模生产应用的产品，首先要使产品膜系能够通过工业化最常用的磁控溅射方法进行快速制备，更重要的是，所镀膜系要具备离线可钢化的特性，这样才能真正实现灵活的大规模生产和降低成本。