[发明专利]超疏液块状光学玻璃

说明书

本发明涉及超疏液块状光学玻璃。描述了用于制备光学透明的超疏液玻璃组合物的方法。在一个方面，本公开内容提供用于制备玻璃组合物的方法，其包括加热包括45‑85重量％氧化硅和10‑40重量％氧化硼的硼硅酸盐玻璃以形成相分离的玻璃，所述相分离的玻璃包括氧化硅畴和氧化硼畴的互穿网络。所述方法包括从所述相分离的玻璃除去所述氧化硼畴的至少一部分并且沉积疏水性硅烷以提供多孔玻璃，所述多孔玻璃具有设置在其表面的一部分上的疏水性硅烷层、15‑50体积％的总的孔体积、和20‑300nm的平均孔径。所述方法包括，在所述多孔玻璃的体积的至少一部分内，形成气凝胶前体，和将所述气凝胶前体的至少一部分转化为气凝胶。

技术领域

本发明涉及用于制备光学透明的超疏液(superomniphobic)玻璃组合物(成分，composition)的方法、玻璃组合物、以及包括所述玻璃组合物的制品。

背景技术

除非本文中另外说明，否则本部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不因包括在本部分中而被认为是现有技术。

具有出色的防水性质的微孔超疏水表面在许多努力的领域中具有潜在应用。然而，这样的表面对于油性材料例如道路污垢(例如，在汽车应用中)可为差地排斥性的(即，低的疏油性)。尽管已经实现了具有出色的防水和防油性质的超疏液材料，但是这样的材料具有微米级粗糙度，且因此可难以保持清洁(例如，免于“误溅(bug splat)”)。而且，这样的材料常常对于剪切力是敏感的。

而且，在需要块状(bulk)材料的情况下，这样的表面典型地必须作为涂层施加至块状基材。所得的涂层-基材界面可显著地限制所涂覆的材料的耐久性和光学透明度(清晰度)。因为具有高的光学透明度的材料倾向于具有低的表面粗糙度，所以在超疏液涂层和光学透明的块状基材(例如，玻璃)之间的结合可为相对弱的，且因此对于剪切力、“误溅”等是敏感的。

因此，仍然存在对于耐久的且相对容易保持清洁的光学透明的超疏液块状材料的需要。

发明内容

在一方面，本公开内容提供用于制备玻璃组合物的方法，包括：

加热包括45-85重量％氧化硅(硅氧化物)和10-40重量％氧化硼(硼氧化物)的硼硅酸盐玻璃以形成相分离的玻璃，所述相分离的玻璃包括氧化硅畴(domain)和氧化硼畴的互穿网络；

从所述相分离的玻璃除去所述氧化硼畴的至少一部分并且沉积疏水性硅烷以提供多孔玻璃，所述多孔玻璃具有：

设置在其表面的一部分上的疏水性硅烷层；

15-50体积％的总的孔体积；和

20-300nm的平均孔径；

在所述多孔玻璃的孔体积的至少一部分内形成气凝胶前体；和

将所述气凝胶前体的至少一部分转化为气凝胶。

在如本文中另外描述的一些实施方式中，除去相分离的氧化硼畴包括在水溶液中选择性地浸出(浸提)或蚀刻一段足以除去所述相分离的玻璃的氧化硼畴的至少80重量％的时间；和沉积疏水性硅烷包括用包括所述疏水性硅烷的有机溶液交换所述水溶液。

在如本文中另外描述的一些实施方式中，除去相分离的氧化硼畴包括在水溶液中选择性地浸出。

在如本文中另外描述的一些实施方式中，所述水溶液具有6-8的pH。

在如本文中另外描述的一些实施方式中，存在于所述多孔玻璃中的氧化硅的量为存在于所述相分离的玻璃中的氧化硅的量的至少90％。

在如本文中另外描述的一些实施方式中，所述多孔玻璃的表面的至少2％包括所述疏水性硅烷层。

在如本文中另外描述的一些实施方式中，设置的疏水性硅烷层共价连接至所述多孔玻璃的相分离的氧化硅畴。