[發明專利]具無色二氧化釩涂層的熱變色玻璃

有效

• 申請號: 201380031997.0
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN104583145B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 布魯諾·邁耶;安格·帕勒迪;馬克康斯坦丁·迪特里希
• 申請（專利權）人: 吉森尤斯圖斯-李比希大學
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

本發明公開一種具熱變色二氧化釩的玻璃涂層。二氧化釩的著色通過添加堿土元素，例如鈣、鍶、鋇，而由青銅色轉變為中性色(無色)。同時熱變色效果保持不變。

技術領域

本發明是涉及一種熱變色玻璃涂層以及生產所述涂層的方法。這一類的熱變色涂層具有對于電磁輻射(例如IR，VIS，UV)隨溫度變化的透明度，在建筑物建造過程中為作玻璃窗涂層，或者玻璃立面涂層，用以影響建筑物內部的室內氣候并節省能源。

背景技術

在德國專利第DE 69910322T2號中說明了一種具有堿金屬添加劑的二氧化釩玻璃涂層。二氧化釩在大約68攝氏度下產生狀態改變。高于所述溫度時為金屬狀態，主要反射紅外光譜范圍(500至2000納米)的電磁輻射。低于所述溫度時為半導體狀態，可以讓紅外線射入。所述效果為熱變色效果。

所述狀態變化溫度可以通過添加鎢進行降低。當然，對可見光的透射度也會降低，所述透射度可以利用添加氟得以提高。在添加氟時其轉換性能會變差。

二氧化釩具有青銅著色。這使其具有顯著缺點，因為所述著色會對可見光進行過濾。因此會明顯限制可見光范圍的電磁輻射的透射。上述專利說明未對此給出解決方案，因為所述著色既無法通過涂層厚度，也無法通過其他涂層加以避免。

在德國專利第DE 3347918C2號中建議將二氧化釩還原為灰色的三氧化二釩。三氧化二釩在168K時具有狀態變化，因此不適合用作熱變色窗戶玻璃涂層。適合的狀態變化發生在300K至373K的范圍內。

在上述兩份專利說明書中，二氧化釩通過化學氣相沉積法(CVD)進行涂覆。但在添加氣態氟時存在缺點，因為在超過600攝氏度的離析溫度下，無法有效地將氟滲入二氧化釩晶體格柵中。另一方面，在溫度過低(小于400攝氏度)時，僅二氧化釩非晶型層被離析，其具有較差的轉換性能。因此重要的是形成一種二氧化釩晶體層。

發明內容

上述發明的任務在于克服或者回避當前技術水平的缺點。

根據本發明，所述任務通過一種包含二氧化釩涂層的玻璃涂層加以解決。二氧化釩涂層優先添加鎢及/或氟。通過單獨或組合添加堿土元素，例如鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)對二氧化釩進行褪色。可以直接在二氧化釩或者在添加鎢、氟或其他元素(例如堿土金屬-1.HG：Li,Na,K,Rb,Cs,3.,4.,5.HG元素-例如B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Pb,P,As,Sb,Bi，以及除了Mg,Ca,Sr,Ba外的過渡金屬)時在二氧化釩涂層中添加堿土元素。

在同時添加鎢和氟時可以同時實現上述兩種效果。這使得，一方面由于添加鎢，轉換溫度Tc下降至室溫范圍。另一方面，在生產出的涂層中添加鈣可以提高光線的透射度，尤其是可見光譜范圍的光線透射度，光吸收邊緣呈藍色偏移。這一類涂層的光學外觀隨著鈣含量的增加從青銅色向無色變化。

對于根據上述發明的熱變色涂層而言，鎢含量介于0.01至3.0原子百分比之間，優先為0.4至2.6原子百分比之間。

含鋇、鍶和鈣(主要為鈣)的堿土金屬組含量介于0.01至15原子百分比之間，優先為1.0至10.0原子百分比之間。

氟含量介于0.01至2.0原子百分比之間，優先為0.5至1.5原子百分比之間。

二氧化釩涂層厚度為10至300納米，優先為40至100納米。

在玻璃和二氧化釩涂層之間優先嵌入一晶核層，所述晶核層即使在較低的溫度(小于400攝氏度)下也可以促進二氧化釩涂層的結晶。對此可使用二氧化鈦或者二氧化硅，優先為二氧化鈦。

晶核層(也被稱作中間層)厚度為5至200納米，優先為10至70納米。