[发明专利]调光玻璃用薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于玻璃调光技术领域，尤其涉及一种调光玻璃用薄膜材料及其制备方法。

背景技术

我国是世界能源消耗大国，其中建筑行业能源消耗占很大比重。统计资料表明，玻璃窗是建筑物与外界进行光热交换而产生能耗的主要通道。因此，开发智能窗节能材料成为实现建筑节能及减少建筑温室气体排放的关键。传统的节能调光玻璃一旦设计组装完成后不能动态调节其光学特性，这对于单纯性的寒冷或者炎热地区具有有益的节能与舒适效果。但对于日照强烈、四季分明的中国、印度、巴西等发展中国家，如果设计出一种能自动调节光或热进出量的智能调光玻璃窗，不仅能帮助其国家节能技术产业的发展，而且也能为节能减排做出很大贡献。

目前已经产业化的节能玻璃如Low-E玻璃是针对夏天或者冬天其中一种季节来设计光学特性的。Low-E玻璃根据应用环境特点可分为低辐射型和阳光控制型，二者对常温热辐射波段有较低的发射率。低辐射型对可见光和近红外波段有高的透过率，阳光控制型只对可见光波段有高的透过率，而对红外波段保持高的反射型。可以看出，对于单纯性寒冷或者炎热地区，Low-E玻璃具有非常有益的效果。但它无法根据环境变化进行智能调节，只适应单一性的季节。即一旦设计组装完成后不能动态调节其光学特性。且Low-E玻璃是一种吸收型调光玻璃，其吸收红外线的同时会向使用环境释放大量热量，不适宜夏季使用。

发明内容

本发明针对现有技术中调光玻璃只适用于单一季节，不能动态调节光学特性及吸收型调光玻璃存在放热现象的技术问题，目的在于提供一种调光玻璃用薄膜材料，且该调光玻璃为一种反射型调光玻璃。

本发明的调光玻璃用薄膜材料包括一镁合金层、一沉积于镁合金层上的催化层及一形成在催化层上的保护层。

该薄膜材料是一种反射型薄膜材料，在室温（20℃左右）下能够吸氢具有气致及电致变色功能，而变成无色透明的薄膜材料，而在室温（20℃左右）的空气或氧气气氛中脱氢而变成金属态的反射型薄膜材料，因而具有气致变色功能，对可见光区及红外光区光谱具有均匀可逆的智能调控特性。本发明的薄膜材料可以镀在玻璃表面，用作调光玻璃。该玻璃可以为普通建筑玻璃，玻璃表面镀上此薄膜材料后，在有氢气存在时会从镜子态转变成透明态，在氧气或者空气中又会变回镜子态，伴随着这种转变，薄膜材料的透光率也会相应发生变化，从而实现智能调光性能。该调光玻璃用薄膜材料的制备和使用均是在室温下进行，故而具有能耗低、价格低廉的优点，且是反射型调光玻璃，不会向使用环境中二次放热。

该镁合金层为MgxM，其中M为Ni时，x=2.81；M为Y时，x=46.45；M为Nb时，x=13.24；M为Ti时，x=46.09。Mg-Ti，Mg-Nb，Mg-Y合金薄膜材料在透明时几乎为无色，Mg-Ni合金薄膜材料略带茶色。

该镁合金层的厚度为40nm；所述催化层为Pd，厚度为5nm，其作为氢的催化剂，促进氢化过程的进行，且对内部镁合金层具有保护作用，可阻止其被腐蚀；所述保护层的厚度为500nm。

所述保护层为对氢气具有扩散特性而对水具有非扩散特性的高分子材料，其可以提高薄膜材料的循环寿命。所述高分子材料例如可以为聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯或醋酸纤维素。

本发明的另一目的在于提供一种制备本发明的调光玻璃用薄膜材料的方法，该方法依次包括如下步骤：

首先，采用磁控溅射法将Mg和M共溅射沉积至基片上形成镁合金层，其中，M为Ni、Y、Nb或Ti；

紧接着，继续采用磁控溅射法将Pd溅射至镁合金层上形成催化层；

最后，采用旋涂法将高分子材料涂至催化层上形成保护层，最终形成调光玻璃用薄膜材料。

在本发明的方法形成的调光玻璃用薄膜材料中，所述镁合金层为Mg_xM，厚度为40nm，其中，M为Ni时，x=2.81；M为Y时，x=46.45；M为Nb时，x=13.24；M为Ti时，x=46.09；所述催化层的厚度为5nm；所述保护层的厚度为500nm。所述高分子材料为聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯或醋酸纤维素。所述的基片可为玻璃基片或者硅片。

本发明相对于现有技术具有以下优点：本发明的调光玻璃用薄膜材料常温下即可使用，响应速度快、可反复使用；具有气致变色功能，对可见及红外光区光谱具有智能调控性。其可以在室温下制备，制膜时间5分钟内可完成，所以能耗低、成本低，实用范围广，且是一种反射型调光玻璃，不会向使用环境中二次放热。

附图说明

图1为Mg-Ni合金的薄膜材料的X射线光电子能谱图；