[發明專利]玻璃襯底上彩色二氧化釩熱色玻璃的制備方法

有效

• 申請號: 200810027226.5
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101255015A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 徐剛;黃春明;侯乃升;陳麗華;黃華凜
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23;C03C4/02
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發明屬于高效節能降耗技術中的建筑節能技術領域，尤其是涉及一種彩色二氧化釩熱色玻璃的制備方法

技術背景

據統計，我國建筑能耗在社會總能耗中已達30％，隨著我國城市化規模的擴大、城鎮建設的推進，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。近幾年華南及華北地區頻繁的拉閘限電已給我們敲響了警鐘。當前，建筑節能已成為世界各國共同關注的重大課題，是經濟社會可持續發展特別是我國經濟的高速增長的重要保障。

窗戶的節能問題是建筑節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，是影響室內熱環境和建筑節能的主要因素之一，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。

西方發達國家自20世紀70年代起開展建筑節能工作，至今已取得了十分突出的成效。窗戶的節能技術也獲得了長足的進展，節能窗呈現出多功能、高技術化的發展趨勢。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，發達國家已開始研制下一代具有“智能化”的節能玻璃窗，簡稱智能玻璃，這種智能玻璃能根據環境條件或人的意志來改變透入室內的日照量，實現最大限度的節能。

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境溫度的改變而改變，很有潛力發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金屬的攙雜降低到室溫附近。將二氧化釩應用于節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(主要是可見光的反射顏色)的簡單方法。經對已公開的專利文件與科研文獻進行檢索，未發現相關內容。

發明內容

本發明的目的在于提供一種玻璃襯底上彩色二氧化釩熱色玻璃的制備方法。

為實現以上目的，本發明采取以下技術方案：

一種玻璃襯底上彩色二氧化釩熱色玻璃的制備方法，依次包括如下步驟：(a)用洗液或溶劑將玻璃襯底清洗干凈并吹干；(b)將玻璃襯底放入薄膜沉積室，加熱至300～600℃；(c)通入工作氣體；(d)采用磁控濺射制備工藝使二氧化釩成膜；(e)控制二氧化釩成膜厚度以得到不同顏色的二氧化釩鍍膜玻璃。

二氧化釩成膜的原材料選自二氧化釩、五氧化二釩、金屬釩中的一種，優選為金屬釩。采用金屬釩或二氧化釩作為陰極濺射材料，濺射方式優選為射頻濺射，濺射室在通入Ar氣的同時，也通入高純度的O₂氣，O₂氣與Ar氣分壓比或流速比為0.03～0.3∶1。或者采用五氧化二釩陶瓷靶為陰極濺射材料，濺射電源優選為直流濺射，濺射工作氣體為Ar氣與H₂氣的混合氣體，H₂氣與Ar混合體的百分比H₂/(Ar+H₂)＝2％～8％。

在二氧化釩薄膜的沉積過程中，精確控制膜層的厚度，可使二氧化釩鍍膜玻璃的呈現出不同的外觀顏色(反射顏色)。

膜層厚度的控制方法如下：先利用石英晶振儀記錄薄膜沉積的時間與相對厚度，沉積完畢后，再利用橢偏儀對二氧化釩薄膜的幾何厚度進行精確測定。根據沉積時間，計算出薄膜的沉積速度。在此基礎上，設定薄膜的沉積時間，使薄膜達到需要的厚度。

二氧化釩膜層厚度控制在10～25納米時，可得到反射顏色為淺藍色的鍍膜玻璃；

二氧化釩膜層厚度控制在25～40納米時，可得到反射顏色為淡青色的鍍膜玻璃；