[发明专利]一种红外透过率自动调节智能玻璃的产业化制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能薄膜在玻璃上的PVD沉积、掺杂、调色的制备技术，尤其涉及的是一种红外透过率自动调节智能玻璃的产业化制备方法。

背景技术

节能环保是当今世界必须面对的严峻课题。在炎炎夏日，太阳光中48％的红外线(波长0.78～2.5mm)对房屋、汽车等的直接辐照，是室内、车内产生高温的主要原因，而空调用电就成为夏日家庭的主要能源消耗。据实测，在室外温度高于35℃时，室内制冷温度设定降低2℃，空调的能耗将降低20％。所以才有“将空调设定温度调低1度”的节能口号。如果能设法将夏日的室内温度降低几度，无疑对节能环保有极大效果。智能玻璃就这样被呼之欲出。目前，市场上的隔热降温玻璃主要有反光玻璃、中空玻璃及电致变色玻璃。其中前二者无智能能力，电致变色玻璃主要是液晶玻璃，它能在外加电场的控制下变色，有效阻止光线(包括红外线)的通过，起到隔热降温的作用。它的缺点是结构复杂、价格昂贵、在阻挡红外线的同时，也阻挡了可见光、还需要附加的专用电源。而目前主要应用于室温红外成像的二氧化钒薄膜，它在69℃附近发生从半导体相向金属相转变时，在薄膜电阻发生急剧变化的同时，红外线的透过率也发生急剧降低，且基本不影响可见光的透过率。如果能在普通玻璃上涂覆二氧化钒薄膜，理论上可以制备红外透过率可随温度自动调节的真正智能玻璃。该技术的难度主要在于：如何使氧化钒薄膜能在普通玻璃上结晶成有相变特性的二氧化钒薄膜；如何使沉积薄膜的相变温度降到室温附近；如何既满足红外透过率的要求又满足可见光透过率的要求；如何实现玻璃颜色的调控；如何实现大规模、低成本工业化生产。为此，科学家做过许多尝试，检索发现，1997年，日本工业技术院名古屋工业技术研究所开发了可自由设定相变温度的智能窗玻璃用涂膜。据称，这是在VO₂内掺杂钨制成的，并将相变温度设置在较舒适的25℃。目前没有产业化的报道。2004年，英国伦敦大学制成一种由二氧化钒和1.9％钨混合的新涂层，相变温度为29℃。制备方法是通过将玻璃加热到550℃，然后将三氯氧化钒和六氧化钨的蒸气分子通过玻璃表面发生化学反应形成二氧化钒薄膜沉积，目前也没有产业化的报道。国内，有关智能玻璃研制的专利已申请有二十多个，其中有电致变色玻璃(CN201534457U、CN202110359U、CN102778774A)，主要是涂敷液晶等有机电致变色材料，光致变色玻璃(CN103032018A)，是指将溴化银与氧化铜复合涂抹在普通玻璃上的复合玻璃。用二氧化钒相变特性调节红外透过率智能玻璃的第一个专利是2004年中山大学郑臣谋等人申请的0-3复合的二氧化钒-高聚物智能薄膜(CN1624029)，中科院广州能源研究所的徐刚等人申请了多个与二氧化钒材料有关薄膜的专利(CN103214989A，CN101265036A，CN101280413A，CN102126832A)主要是用二氧化钒薄膜在玻璃衬底上的低温沉积、金属氧化物(ZnO)诱导结晶的方法，上海硅酸盐所的高彦峰等人的专利(CN102757184A)中提出了用二氧化钒基复合薄膜在提高红外透过率的同时，兼具降低玻璃低温辐射率的方法。此后，在中国科技大学陆亚林等人的专利(CN102785414A)中也提出了用二氧化钒基复合薄膜来提高涂膜玻璃红外透过率和降低玻璃低温辐射率的方法，并具体指出采用磁控溅射方法制备。但是，其红外调节率和可见光透过率分别只有22％和41％。即使40％的红外光调节率，而小于50％的可见光透过率也较难有建筑玻璃的市场价值。最近的二氧化钒智能玻璃专利是中科院上海技物所的王少伟等人申请的(CN102910837A)，提出了用沉积纳米单银膜替代Low-E膜作为降低玻璃低温红外辐射的方法，而薄膜的制备方法也采用磁控溅射，也可以离线钢化。但是，单银膜的沉积会大大降低可见光的透过率，即使6～10nm单银膜也会使可见光透过率降低30％，加上掺杂二氧化钒薄膜对可见光透过率的影响，将较难制备可接受的实用薄膜。该专利没有提出可见光透过率的技术指标和实验数据，另外，在钢化时产生的张力对二氧化钒薄膜相变温度的影响也未提及。可能，该专利主要只是大胆的理论设计，尚需得到实验的认可。总之，直到目前为止，除见到2012年6月15日佛塑科技公司公告，公司与上海硅酸盐研究所合作研制的高分子智能节能贴膜小试成功外，尚未见有直接在玻璃上沉积的智能玻璃研制成功的消息，尚未有二氧化钒基智能玻璃产业化应用的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种红外透过率自动调节智能玻璃的产业化制备方法。

为达到上面目的，本发明的技术方案如下：