[發(fā)明專利]彩色二氧化釩熱色玻璃的制備方法

有效

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• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101269918A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 徐剛;黃春明;何云富;侯乃升
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34;C03C4/02
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發(fā)明屬于高效節(jié)能降耗技術中的建筑節(jié)能技術領域，尤其是涉及一種彩色二氧化釩鍍膜玻璃的制備方法。

技術背景

據統(tǒng)計，我國建筑能耗在社會總能耗中已達30％，隨著我國城市化規(guī)模的擴大、城鎮(zhèn)建設的推進，以及人民生活水平的提高，建筑能耗將會逐年遞增。1996年我國建筑年消耗3.3億噸標準煤，占能源消耗總量的24％，到2001年已達3.76億噸，占總量消耗的27.6％，年增長率為千分之五。根據預測，我國在未來較短的時間內，建筑能耗將攀升至35％以上。國內目前能源緊缺的局面將面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。近幾年華南及華北地區(qū)頻繁的拉閘限電已給我們敲響了警鐘。當前，建筑節(jié)能已成為世界各國共同關注的重大課題，是經濟社會可持續(xù)發(fā)展特別是我國經濟的高速增長的重要保障。

窗戶的節(jié)能問題是建筑節(jié)能中首先必須考慮的問題。在建筑的四大圍護部件中(門窗、墻體、屋面及地面)，門窗的隔熱保溫性能最差，是影響室內熱環(huán)境和建筑節(jié)能的主要因素之一，就我國目前典型的圍護部件而言，門窗的能耗約為墻體的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍，約占建筑圍護結構能耗的50％以上。

西方發(fā)達國家自20世紀70年代起開展建筑節(jié)能工作，至今已取得了十分突出的成效。窗戶的節(jié)能技術也獲得了長足的進展，節(jié)能窗呈現(xiàn)出多功能、高技術化的發(fā)展趨勢。人們對門窗的功能要求從簡單的透光、擋風、擋雨到節(jié)能、舒適、靈活調整采光量等，在技術上從使用普通的平板玻璃到使用中空隔熱技術(中空玻璃)和各種高性能的絕熱制膜技術(熱反射玻璃等)。目前，發(fā)達國家已開始研制下一代具有“智能化”的節(jié)能玻璃窗，簡稱智能玻璃，這種智能玻璃能根據環(huán)境條件或人的意志來改變透入室內的日照量，實現(xiàn)最大限度的節(jié)能。

二氧化釩(VO₂)是一種典型的熱色相變材料，自身的光學特性能隨環(huán)境溫度的改變而改變，很有潛力發(fā)展成為一種價格低廉的智能玻璃。二氧化釩的相變溫度68℃。低于此溫度，它呈半導體特性，中等透明；高于68℃時，呈金屬特性，對紅外高反射。重要的是，它的相變溫度可以通過高價態(tài)金屬的攙雜降低到室溫附近。將二氧化釩應用于節(jié)能窗的研究早在上個世紀70年代初就已經開始了，但是在技術上仍存在諸多問題有待解決，其中一個重要問題就是二氧化釩智能玻璃的顏色問題。

二氧化釩薄膜的反射顏色與透過顏色均呈土黃色，在建筑物上，這種顏色一般不受歡迎，而玻璃的外觀顏色又往往是用戶選擇的一個重要依據，直接影響到產品在市面上受歡迎的程度。本發(fā)明基于色度學與光學干涉的原理，通過對薄膜厚度的精確控制，提出了一種改變二氧化釩智能玻璃外觀顏色(可見光反射顏色)的簡單方法。經對已公開的專利文件與科研文獻進行檢索，未發(fā)現(xiàn)相關內容。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種彩色二氧化釩熱色玻璃的制備方法。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取以下技術方案：

一種彩色二氧化釩熱色玻璃的制備方法，制備步驟包括：(a)用洗液或溶劑將玻璃襯底洗凈并吹干；(b)將玻璃襯底放入薄膜沉積室，加熱至400～600℃；(c)通入工作氣體；(d)采用磁控濺射制備工藝制備二氧化釩熱色層；(e)采用磁控濺射制備工藝制備二氧化鈦干涉層，并精確控制干涉層的膜層厚度以得到不同顏色的二氧化釩熱色玻璃。

二氧化釩熱色層的制備可采用的濺射材料是三氧化二釩陶瓷靶，濺射電源優(yōu)選為直流濺射，濺射工作氣體為Ar氣與O₂氣的混合氣體，O₂氣與Ar氣分壓比或流速比為0.05～0.2∶1。

二氧化鈦干涉層在制備過程中，濺射材料可采用二氧化鈦陶瓷靶，也可采用金屬鈦靶作為；濺射電源優(yōu)選為射頻濺射。采用陶瓷靶時，濺射工作氣體為Ar氣；采用金屬靶時，工作氣體為Ar氣與O₂氣混合氣體，O₂氣與Ar氣分壓比或流速比為0.1～0.5∶1。

從窗戶節(jié)能與采光兩方面來考慮，二氧化釩膜層的厚度在60～80納米之間比較合適。

二氧化鈦的折射率比較大，可見光透過率也比較高，與二氧化釩在光學上能很好匹配。精確控制二氧化鈦膜層的厚度，由于光學干涉效果，智能調熱鍍膜玻璃可呈現(xiàn)出不同的反射顏色：

二氧化鈦膜層厚度控制在5～20納米時，可得到反射顏色為粉紅色的智能調熱鍍膜玻璃；

二氧化鈦膜層厚度控制在20～45納米時，可得到反射顏色為藍色的智能調熱鍍膜玻璃；

二氧化鈦膜層厚度控制在45～70納米時，可得到反射顏色為淡綠色的智能調熱鍍膜玻璃；