[发明专利]包含纳米复合物膜的透明基材以及减少日晒作用的方法

说明书

本文公开了用于减少玻璃基材日晒作用的方法，所述方法包括将纳米复合物层沉积在玻璃基材表面的至少一部分上，其中，所述纳米复合物层包括金属氧化物纳米颗粒与至少一种含硅组分的混合物，其中，所述金属氧化物纳米颗粒包括带隙在约3eV至约4eV范围内的至少一种金属氧化物。本文还公开了玻璃基材，所述玻璃基材包含表面和在所述表面的至少一部分上的纳米复合物涂层，其中，所述纳米复合物涂层包括金属氧化物纳米颗粒与至少一种含硅组分的混合物。

相关申请的交叉参考

本申请根据35 U.S.C.§119要求于2015年10月20日提交的系列号为62/243,908的美国临时申请的优先权权益，本申请以该申请的内容为基础，并通过引用的方式全文纳入本文。

技术领域

本公开一般涉及包含纳米复合物膜的透明基材，更具体地，涉及包含金属氧化物纳米复合物膜的玻璃基材以及减少玻璃基材日晒作用的方法。

背景技术

玻璃基材可以作为内部组件和外部组件用于多种应用。例如，在电子应用中(例如用于电视、电脑、手持式装置等)，玻璃基材既可以用作外部玻璃表面又可以用作一种或多种内部组件(举例来说，例如布线基材、光导和镜头)。玻璃基材也可用于许多汽车应用，并可进一步用于各种建筑结构和室内装饰品，包括器具。通常，这样的玻璃组件对于使用者而言是易于看见的，并因此可能期望防止玻璃随着时间而发生不期望的变色。或者，玻璃对于使用者而言可能是不可见的，但是可能期望或者需要防止这样的内部组件随着时间而发生变色以保持其功能。

因此，减少或防止玻璃的日晒作用近来在多个行业中获得了重要性。术语“日晒作用”用于描述由于将玻璃长时间暴露于光(例如紫外(UV)波长)而发生的着色。最近的研究表明，光谱的UV部分(>4eV；<400nm)可以提供导致玻璃日晒的相关激发。这种日晒作用对常规暴露于UV光的装置或其他玻璃组件来说可具有不利影响，所述常规暴露于UV例如，当UV光用于固化玻璃上的涂层(如聚合物涂层)时；当在UV波长下操作的激光用于刻划、切割或密封玻璃基材时；当电子组件发射UV光时；当UV光用于清洁玻璃时；或者在其他玻璃处理方法(举例来说，如等离子体处理或沉积工艺)期间放出UV波长时。

可以结合玻璃的“带隙”分析日晒现象。带隙是指固体中可以不存在电子态的能量范围。换言之，带隙是价带(填充电子的)的顶部与导带(无电子)的底部之间的能量差(以电子伏特eV为单位)。通过比较，导体材料和半导体材料的带隙相对较小，而绝缘材料(例如玻璃)的带隙通常相对较大。由此，具有相对较高能量(例如>4eV；<300nm)的光可以超过玻璃带隙并因此提供能够在玻璃中产生自由电子的电离辐射。

带隙一般被理解为名义上不含电子态的“禁”隙。然而，在该隙中可以存在其他局域态，例如在玻璃制造过程中遇到的多价杂质或由光暴露产生的缺陷中心。这些杂质和/或缺陷可以具有落入禁带隙中的能量水平，其可以捕获由电离辐射产生的任何电子。结果，这些电子可在玻璃基材中产生不期望的颜色中心。

减少玻璃中的日晒作用的现有方法可包括在玻璃组合物自身中包含一种或多种能够吸收电离辐射的组分。例如，在玻璃组合物的批料中可以包含一种或多种氧化物(例如ZnO、TiO₂、SrO₂、SnO、Sb₂O₃和Nb₂O₅)。这些氧化物中的金属离子可形成可吸收电离辐射的玻璃网络改性剂，以使其在玻璃中不产生电子，从而抑制玻璃着色。然而，这些吸收剂可具有使光谱中的可见部分发生吸收的浓度上限，这可限制这些玻璃用于光学目的的应用。由此，实际考虑可能使吸收剂为最大浓度，该最大浓度可能不足以完全对抗日晒作用。