[發明專利]一種光學窗口材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210120906.8
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102633444A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 石峰;姜超
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C03C17/42
• 分類號: C03C17/42;C04B41/52
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明屬于功能性納米材料技術領域，主要涉及一種基于超分子相互作用的交替層狀組裝技術所制備的光學窗口材料及其制備方法。該發明的光學窗口材料不僅具有良好的紫外光/近紅外光雙隔絕效果、隔絕效果可調節性以及良好的可見光透過性，而且該發明方法操作簡便，設備要求簡單，制作周期短，不受基底大小、形狀、是否平面等限制。

背景技術

太陽光是地球照明的主要光源，是人類賴以生存的保證。近年來，伴隨著人類活動的日益加劇，臭氧層破壞嚴重，環境問題日趨突出，太陽光在保證人類日常需要的同時，其中蘊含的大量有害射線已經逐漸影響到了人類的正常生活。過量的陽光照射會對人體健康、物品、節能環保等都帶來巨大的影響：(1)對人體的影響。主要是指紫外線對皮膚、視力和紅外線對視力造成的傷害。過度暴露在紫外線中，會使皮膚表面泛紅，喪失原有彈性，失去光澤，皮膚老化，甚至會發生癌變。眼睛長期受紫外線照射，會導致角膜、視網膜、水晶體鏈等受損，視力下降，豎線疼痛、流淚等癥狀。高強度的紅外線會使組織壞死，蛋白質凝固，如短波紅外線引起的白內障、日光性視網膜脈絡膜燒傷等，同時，紅外線也能加劇紫外線引起的皮膚癌。(2)對物品的影響。許多室內和車內物品在日光直射下會褪色。有害光線的透過，會造成室內地毯、家私、藝術品、窗簾及車內儀表臺、座椅等物品的褪色、老化等。(3)對節能環保的影響。紅外線具有明顯的熱效應，尤其是近紅外部分。對運行空調系統的建筑物或運輸工具而言，大量的紅外線引起的熱效應，會加重空調系統的負擔，增加能耗。因此，合理利用太陽光，保證可見光透過的同時，隔絕過量的紫外線、紅外線已經成為了一個重要的研究課題。

常規解決上述問題的方法主要有使用熱反射金屬鍍膜玻璃、貼裝防曬隔熱膜等。但以上產品存在以下缺點：可見光透過性差，不能對其加以充分利用；反射率高，造成的二次光污染較為嚴重；金屬鍍膜易氧化，影響隔絕和透明效果。與之相比，利用功能性納米材料來處理玻璃表面，獲得的防紫外光/近紅外光輻射材料，具有低反射率、高透明度等特點，而且其制作方法簡易、周期短，材料易得，因此，利用功能性納米材料(如氧化銦錫由于其具有紫外光/紅外光雙隔絕性以及可見光透明性，被廣泛應用與各種光學鍍膜中；氧化鋅是一種透明的防紫外抗菌材料，常用于防曬霜等化妝品中)制備防紫外光/近紅外光輻射透明材料的研究勢必引起廣泛關注。

交替層狀自組裝技術是一種基于超分子相互作用的新型薄膜制備技術，利用分子間非共價鍵作用力，如靜電力、范德華力、配位作用、親疏水作用等，實現不同功能物質在基底上交替生長成膜。利用交替層狀自組裝技術，選擇具有特定功能的納米材料，可以制備多種功能性薄膜。相比于傳統的成膜技術，如濺射技術、氣相沉積技術、電子束鍍膜技術等，該方法具有操作方便、設備工藝要求簡單等優勢，且對基底的大小、形狀、是否平面沒有要求，是一種具有較大開發潛力的新技術。

因此，結合交替層狀自組裝技術和功能性納米材料，構筑防紫外光/紅外光輻射透明材料必將成為研究熱點。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于超分子相互作用的光學窗口材料的制備方法，主要采用超聲輔助浸泡組裝技術和旋涂組裝技術，在基底上構筑高分子/納米粒子復合薄膜，實現紫外、紫外光/近紅外光的雙隔絕性能。

一種基于超分子相互作用的光學窗口材料的制備方法，其特征在于：該發明采用交替層狀自組裝技術，其實質是利用納米粒子與高分子間的配位相互作用，依靠這種鍵合力，形成穩定的高分子/納米粒子復合薄膜，尤其結合超聲技術的交替自組裝。

本發明的一種基于超分子相互作用的光學窗口材料的制備方法，其特征在于，結合超聲技術或旋涂和交替層狀自組裝技術，具體包括以下步驟：

1)、將石英片或硅片用洗液清洗，再用去離子水清洗石英片、硅片，用氮氣吹干；

2)、將步驟1)中所得的基底置于高分子溶液A中，靜置，達到飽和后取出，用相應溶劑沖洗，室溫下氮氣干燥；

3)、將步驟2)中所得的基底置于納米粒子溶液B中，超聲條件下浸泡，達到飽和后取出，用相應溶劑沖洗，室溫下氮氣干燥；

4)、交替重復步驟2)和步驟3)，直至基底表面組裝上所需層數的高分子/納米粒子復合薄膜。

本發明的另一種基于超分子相互作用的光學窗口材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、將石英片或硅片基底用洗液清洗，再用去離子水清洗石英片、硅片，用氮氣吹干；

2)、在步驟1)中所得的基底上，旋轉涂覆高分子溶液A，再旋轉涂覆相應溶劑至少2次；優選3-5次。