[發明專利]多孔層、它的生產方法及其應用

有效

• 申請號: 201310408178.5
• 申請日: 2007-11-13
• 公開（公告）號: CN103553357B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: A.休格納德;N.羅豪特;S.貝森
• 申請（專利權）人: 法國圣戈班玻璃廠
• 主分類號: C03C17/25
• 分類號: C03C17/25;H01L31/00;B32B17/00;G02B6/00;B60Q3/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 黃念,林森

本申請是以下申請的分案申請：申請日2007年11月13日，申請號200780049839.2，發明名稱“多孔層、它的生產方法及其應用”。

本發明涉及多孔材料領域，特別涉及多孔層，它的生產方法及其應用。

已經知道采用溶膠-凝膠法所得到的基本上無機的多孔層。文件EP 1329433于是披露了，使用基于濃度5-50g/l的聚乙二醇叔苯醚的發泡劑(所謂Triton)，由在酸性介質中水解的四乙氧基硅烷(TEOS)溶膠制備的多孔層。這種發泡劑在500℃燃燒產生這些孔。應用于用玻璃制成的基材時，這個層是抗反光的而用于玻璃櫥窗或用于提高太陽能電池的效率。

本發明還提出擴寬可使用的多孔層的范圍，特別是以工業規模可獲得的多孔層的范圍，即，涂布在一些基材上，使其具有新功能或性能的層，尤其光學、電、磁、物理、化學性能，甚至優選地改進這些已知性能。

本發明非常特別地涉及具有耐用性能的多孔層，并且它易于加工。

為此，本發明提出一種至少部分地被覆蓋至少一層基本上無機的溶膠-凝膠類型的的多孔層的基材，該層具有封閉孔，該孔具有的最小特征尺寸大于或等于20nm，優選地大于或等于40nm，同時按照功能性和/或目標應用優選地保持亞微米的。

一方面，本申請人觀察到，一些大尺寸的孔對水和對有機污染較不敏感，所述有機污染可以損害所述孔的性能，特別光學性能(光透射與反射，折射指數等)。這對于經常受到氣候風險的幕墻或太陽能電池就更重要。

另一方面，獲得在空間上能按照期望分布進行分布的并很好確定的尺寸(一種或多種特征尺寸)和/或形狀的孔，在特別地光電子學、非線性光學的領域中是一個最重要的關鍵因素。本發明多孔層的孔的曲折性(tortuosité)是很低的。

在孔形成中的規則性對于在該基材表面上尋求產生均勻效果或性能的應用是很重要的，當該性能與材料量、尺寸、顆粒形狀或其安排相關時尤其如此，一些光學性能尤其是這種情況(抗反光，合適的折射指數等)。

本發明的多孔層因此非常特別地沿著其整個厚度，從其與該基材的界面或與可能的下層的界面直到與空氣或與其它介質的界面，可以具有基本均勻的分布。這種均勻分布可以非常特別地用于建立該層的各向同性的性能。

所述孔的最小特征尺寸(和優選地同樣地最大尺寸)可以更優選地大于或等于30nm并優選地小于100nm，甚至小于80nm。這取決于目標應用、該層的厚度。

該孔隙度在尺寸上還可以是單分散的，這種孔尺寸這時被校準為最小值20nm，優選地40nm，還更優選地50nm并優選地小于100nm。這取決于目標應用、該層的厚度。

大多數封閉孔(甚至在80%或80％以上)，可能優選地具有更小的特征尺寸，并優選地也具有更大的尺寸，即20-80nm。

以孔體積表示的比例可以是10%-90%，優選地小于或等于80%。

本發明的多孔層在機械上是穩定的，即對于高孔濃度，該多孔層也不會塌陷。所述孔可以很容易地被彼此分開，很好地個體化(individualisés)。而本發明的多孔層能內聚的和具有極佳的機械穩定性。非常特別地優選這樣的多孔層：它包括連續固體相(主要地)，因此形成這些孔的密實墻，更確切地說主要地呈(納米)顆粒或微晶形式的固體相。

所述孔可以有伸長的形狀，特別地呈大米粒狀的。還更優選地，所述孔可以有幾乎球或橢圓的形狀。優選的是，大多數封閉孔，甚至至少80%封閉孔，具有基本相同的給定形狀，特別地伸長的，幾乎球形或橢圓形狀。

對于在可見光和/或近紅外光中的抗反射功能，本發明多孔層可以具有有利地是10nm-10μm(包括這些邊界值)，特別地50nm-1μm，還更優選地100-200nm，特別地100-150nm的厚度。

許多化學元素可以是多孔層的基。它可以包括至少一種下述元素的至少一種化合物作為必要的組成材料：Si、Ti、Zr、Al、或W、Sb、Hf、Ta、V、Mg、Mn、Co、Ni、Sn、Zn、Ce。特別地可以涉及至少一種上述元素的單一氧化物或氧化物混合物。

優選地，本發明的多孔層可基本上是基于二氧化硅的，尤其因其粘附作用和它與玻璃基材的相容性。

多孔層構造與溶膠-凝膠類型合成技術相關，該技術能夠使基本上無機的材料(即無機的或有機無機混合的)與發泡劑縮合，該發泡劑特別地根據一種或多種很好限定的尺寸和/或形狀(伸長的、球形、橢圓形等)進行適當地選擇。所述孔可以優選地空的或任選地是填充的。