[發明專利]調光玻璃用薄膜材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201310713798.X
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104724951A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 包山虎;郭雨;金平實;鄭建云;曹遜
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C03C17/42
• 分類號: C03C17/42
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 劉秋蘭

技術領域

本發明屬于玻璃調光技術領域，尤其涉及一種調光玻璃用薄膜材料及其制備方法。

背景技術

我國是世界能源消耗大國，其中建筑行業能源消耗占很大比重。統計資料表明，玻璃窗是建筑物與外界進行光熱交換而產生能耗的主要通道。因此，開發智能窗節能材料成為實現建筑節能及減少建筑溫室氣體排放的關鍵。傳統的節能調光玻璃一旦設計組裝完成后不能動態調節其光學特性，這對于單純性的寒冷或者炎熱地區具有有益的節能與舒適效果。但對于日照強烈、四季分明的中國、印度、巴西等發展中國家，如果設計出一種能自動調節光或熱進出量的智能調光玻璃窗，不僅能幫助其國家節能技術產業的發展，而且也能為節能減排做出很大貢獻。

目前已經產業化的節能玻璃如Low-E玻璃是針對夏天或者冬天其中一種季節來設計光學特性的。Low-E玻璃根據應用環境特點可分為低輻射型和陽光控制型，二者對常溫熱輻射波段有較低的發射率。低輻射型對可見光和近紅外波段有高的透過率，陽光控制型只對可見光波段有高的透過率，而對紅外波段保持高的反射型?？梢钥闯觯瑢τ趩渭冃院浠蛘哐谉岬貐^，Low-E玻璃具有非常有益的效果。但它無法根據環境變化進行智能調節，只適應單一性的季節。即一旦設計組裝完成后不能動態調節其光學特性。且Low-E玻璃是一種吸收型調光玻璃，其吸收紅外線的同時會向使用環境釋放大量熱量，不適宜夏季使用。

發明內容

本發明針對現有技術中調光玻璃只適用于單一季節，不能動態調節光學特性及吸收型調光玻璃存在放熱現象的技術問題，目的在于提供一種調光玻璃用薄膜材料，且該調光玻璃為一種反射型調光玻璃。

本發明的調光玻璃用薄膜材料包括一鎂合金層、一沉積于鎂合金層上的催化層及一形成在催化層上的保護層。

該薄膜材料是一種反射型薄膜材料，在室溫（20℃左右）下能夠吸氫具有氣致及電致變色功能，而變成無色透明的薄膜材料，而在室溫（20℃左右）的空氣或氧氣氣氛中脫氫而變成金屬態的反射型薄膜材料，因而具有氣致變色功能，對可見光區及紅外光區光譜具有均勻可逆的智能調控特性。本發明的薄膜材料可以鍍在玻璃表面，用作調光玻璃。該玻璃可以為普通建筑玻璃，玻璃表面鍍上此薄膜材料后，在有氫氣存在時會從鏡子態轉變成透明態，在氧氣或者空氣中又會變回鏡子態，伴隨著這種轉變，薄膜材料的透光率也會相應發生變化，從而實現智能調光性能。該調光玻璃用薄膜材料的制備和使用均是在室溫下進行，故而具有能耗低、價格低廉的優點，且是反射型調光玻璃，不會向使用環境中二次放熱。

該鎂合金層為MgxM，其中M為Ni時，x=2.81；M為Y時，x=46.45；M為Nb時，x=13.24；M為Ti時，x=46.09。Mg-Ti，Mg-Nb，Mg-Y合金薄膜材料在透明時幾乎為無色，Mg-Ni合金薄膜材料略帶茶色。

該鎂合金層的厚度為40nm；所述催化層為Pd，厚度為5nm，其作為氫的催化劑，促進氫化過程的進行，且對內部鎂合金層具有保護作用，可阻止其被腐蝕；所述保護層的厚度為500nm。

所述保護層為對氫氣具有擴散特性而對水具有非擴散特性的高分子材料，其可以提高薄膜材料的循環壽命。所述高分子材料例如可以為聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯或醋酸纖維素。

本發明的另一目的在于提供一種制備本發明的調光玻璃用薄膜材料的方法，該方法依次包括如下步驟：

首先，采用磁控濺射法將Mg和M共濺射沉積至基片上形成鎂合金層，其中，M為Ni、Y、Nb或Ti；

緊接著，繼續采用磁控濺射法將Pd濺射至鎂合金層上形成催化層；

最后，采用旋涂法將高分子材料涂至催化層上形成保護層，最終形成調光玻璃用薄膜材料。

在本發明的方法形成的調光玻璃用薄膜材料中，所述鎂合金層為Mg_xM，厚度為40nm，其中，M為Ni時，x=2.81；M為Y時，x=46.45；M為Nb時，x=13.24；M為Ti時，x=46.09；所述催化層的厚度為5nm；所述保護層的厚度為500nm。所述高分子材料為聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯或醋酸纖維素。所述的基片可為玻璃基片或者硅片。

本發明相對于現有技術具有以下優點：本發明的調光玻璃用薄膜材料常溫下即可使用，響應速度快、可反復使用；具有氣致變色功能，對可見及紅外光區光譜具有智能調控性。其可以在室溫下制備，制膜時間5分鐘內可完成，所以能耗低、成本低，實用范圍廣，且是一種反射型調光玻璃，不會向使用環境中二次放熱。

附圖說明

圖1為Mg-Ni合金的薄膜材料的X射線光電子能譜圖；