[发明专利]一种表面具有超硬增透膜的玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种表面具有超硬增透膜的玻璃及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：(1)准备玻璃基板；(2)配制镀液，所述镀液包括用于形成超硬增透膜的超硬粒子以及用于在超硬增透膜中形成孔隙的有机模板或纳米空心球；(3)将步骤(2)镀液在玻璃基板上镀膜，热处理使镀液在玻璃基板表面形成带有孔隙的超硬增透膜。本发明通过添加有机模板或纳米空心球实现折射率连续可调，有效降低薄膜的折射率，提高玻璃基板的透光率。选用氧化铝，氮化硅等作为超硬材料镀制超硬增透膜，满足了应用于太阳能电池、显示器屏幕等器件的超硬、耐磨的条件，采用酒精湿巾摩擦数百次后透光率几乎没有变化，具有优异的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及玻璃生产技术领域，具体涉及一种表面具有超硬增透膜的玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

玻璃因为其具有透光性高、生产工艺简单、化学稳定性好等优点，被广泛应用于生产与生活的各个领域。但是随着玻璃应用领域的越来越广，对于某些特定使用环境，比如飞机窗户、智能手机屏、太阳电池封装盖板等，普通玻璃由于脆性高、抗折强度低、硬度低等缺点而使其应用受到了一定的限制。

增透膜又称减反射膜，是一类利用光的干涉效应来减少光学元件表面的光反射从而增加光学器件界面透射率的光学涂层。在玻璃表面镀制一层高硬度的透明薄膜，可以有效地提高其表面硬度，钝化玻璃表面微缺陷，显著改善表面耐划伤性，保持玻璃的外观和光学性能。目前已有多种制备减反射膜的方法，包括物理气相沉积、化学气相沉积和溶胶-凝胶法等。其中，溶胶-凝胶法具有操作简单、成本低、膜厚精准控制等优点，被广泛用于减反射膜的制备。

氧化铝晶体(蓝宝石)作为屏幕盖板比玻璃具有更好的硬度，但是其制备成本高，无法大规模替代玻璃用于手机盖板等领域，只能小批量用于智能手表，摄像头盖板等方面。氧化铝薄膜具有宽禁带、高硬度、高透明度、优异的化学稳定性和耐磨性等优点，可以通过简单的溶胶-凝胶法制备在玻璃表面。但是由于氧化铝(n＝1.76)的折射率比玻璃片(n＝1.52)的折射率高，所以在玻璃表面镀制一层氧化铝薄膜，虽然提高了玻璃表面的硬度，但同时也会降低透光率。如Murali等人(Murali K R，ThirumoorthyP.Characteristics ofsol-gel deposited alumina films[J].Journal of Alloys and Compounds，2010，500(1)：93-95.)采用溶胶-凝胶法制备氧化铝薄膜后，透光率低于裸玻璃基板，无法起到增透的作用。对于其它硬质薄膜，也会遇到同样的问题。

公开号为CN106992217A的发明申请公开了一种太阳能电池用具有光转化增透功能的超白浮法玻璃，包括玻璃基板，玻璃基板的上、下表面均为平面，玻璃基板的上表面涂覆光转化增透膜层，光转化增透膜层为稀土金属离子掺杂纳米多孔氧化物，其中稀土金属离子的质量百分比含量为0.5～10％；所述稀土金属离子为Sm³⁺、Eu³⁺、Y³⁺与Er³⁺的其中一种或两种以上，纳米多孔氧化物为纳米多孔二氧化硅、纳米多孔氧化铝、纳米多孔氧化钛与纳米多孔氧化锆的其中一种或两种以上。

该专利既实现紫外光转化为电池组件可以利用的可见光，同时提高了光学透过率，提升电池转化效率；但是没有考虑光伏玻璃的机械耐久性。机械耐久性对于光伏镀膜玻璃在制造、安装、维护和清洗过程，以及光伏面板在应用过程中面临的沙尘冲击问题至关重要。实际应用过程对于玻璃表面的磨损，容易破坏表面增透膜的结构，导致增透性能下降。

发明内容

本发明内容正是基于以上的分析，提出了一种超硬增透薄膜及制备方法。通过在玻璃表面镀制超硬材料，实现高机械强度，通过薄膜内造孔或引入空心纳米球实现低折射率，从而达到减反射的效果。用此方法制备的玻璃表面透明超硬减反射膜具有不反光，透明度高，耐划伤，表面平滑等优点，有望应用于手机，智能设备屏幕等方面。

一种表面具有超硬增透膜的玻璃的制备方法，包括以下步骤：

(1)准备玻璃基板；