[發明專利]一種堿金屬鎢青銅薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 201611257611.X
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN108265263A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 金平實;辛云川;包山虎;李榮;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: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/58
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;熊子君

本發明涉及一種堿金屬鎢青銅薄膜的制備方法，在含堿金屬玻璃表面沉積亞化學計量比的氧化鎢薄膜后，于非氧化性氣氛或真空環境中在350?750℃退火，得到所述堿金屬鎢青銅薄膜；所述含堿金屬玻璃為包含有Na或/和K的玻璃。本發明通過在普通堿金屬玻璃表面直接沉積亞化學計量比的氧化鎢薄膜，后在大氣或真空環境下高溫退火。利用熱擴散效應，玻璃中的鈉（鉀）元素進入氧化鎢層，形成鈉（鉀）鎢青銅。

技術領域

本發明涉及薄膜制備，具體涉及一種堿金屬鎢青銅薄膜的制備方法，屬于能源節約領域。

背景技術

建筑能耗一般占據了社會總能耗的三分之一以上，玻璃窗作為建筑與外界進行光熱交換的主要通道，資料表明，建筑能耗的50％是通過玻璃窗進行的。同樣，汽車等移動體的窗戶或外表面也是主要的能源泄露面。

目前，市場銷售的節能玻璃或者節能貼膜(簡稱節能窗)均屬于低發射率(Low-E)范疇，其特點是具有較高的可見光透過率和較低的遠紅外發射率(冬季隔熱)，可在實現隔熱保溫的同時，對太陽光中的紅外部分實行高遮斷。但是，由于目前的節能窗普遍采用含銀的復雜多層膜結構，成本高，價格貴，且封裝技術要求較高。

堿金屬鎢青銅憑借其較低的紅外透過率和較高的可見光透過率，使其在節能、紅外屏蔽等領域成為研究熱點，尤其是在建筑節能上有巨大的潛在應用。在諸多堿金屬鎢青銅結構中，銫鎢青銅的紅外阻隔性能最優，而鈉(鉀)鎢青銅略遜之。相對Low-E鍍膜玻璃而言，鎢青銅鍍膜玻璃，包括鈉(鉀)青銅鍍膜玻璃由于其結構簡單成本低易于制備的顯著優勢，依然表現出良好的的應用前景。

傳統鈉(鉀)鎢青銅合成方法主要采用水熱、溶劑熱、固相反應等獲得粉體，可進一步加工成涂料用來涂覆成為薄膜，或者利用粉體制備成為相應的陶瓷靶材，并利用磁控濺射等技術獲得薄膜。這些方法工藝步驟繁瑣，能源消耗較高，且在粉體或靶材制備過程有大量有害副產物生成，造成成本增加和環境污染。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種簡單易行且環境友好的鎢青銅鍍膜玻璃制備方法。

一方面，本發明提供了一種堿金屬鎢青銅薄膜制備方法，其特征在于，在含堿金屬玻璃表面沉積亞化學計量比的氧化鎢薄膜后，于非氧化性氣氛或真空環境中在350-750℃退火，得到所述堿金屬青銅薄膜；所述含堿金屬玻璃為包含有Na或/和K的玻璃。

本發明中，堿金屬鎢青銅也可表述為鈉(鉀)鎢青銅，其中鈉(鉀)意為鈉和/或鉀，即鈉(鉀)鎢青銅可以是鈉鎢青銅，也可以是鉀鎢青銅，還可以是鈉鉀鎢青銅。本發明通過在普通堿金屬玻璃(鈉玻璃、鉀玻璃、鈉鉀玻璃等)表面直接沉積亞化學計量比的氧化鎢薄膜，并在后續非氧化性氣氛(例如還原氣氛)或真空環境下進行必要的熱處理，利用玻璃成分與鍍膜物質之間的熱擴散效應，使玻璃中的堿金屬元素如鈉鉀等自然進入氧化鎢層并形成鈉(鉀)鎢青銅結構，從而獲得良好的紅外阻隔性節能鍍膜玻璃。

較佳地，所述亞化學計量比的氧化鎢薄膜的化學式為WO_3-x，其中0＜x＜1。

較佳地，所述亞化學計量比的氧化鎢薄膜的厚度大于10nm。

較佳地，所述退火的時間為1～60分鐘。

較佳地，所述非氧化性氣氛壓強為大氣壓，所述真空的壓強＜1000Pa。

較佳地，所述亞化學計量比的氧化鎢薄膜的制備方法為磁控濺射技術、熱蒸發沉積技術或離子濺射沉積技術。磁控濺射技術制備亞化學計量比的氧化鎢薄膜可包括：選用金屬鎢靶為濺射靶材，采用氬氧混合氣作為工作反應氣體，其中氧氣比例為5％～10％，壓力為0.2～2.0Pa之間，濺射時功率為1～3w/cm²。

另一方面，本發明還提供了一種根據上述方法制備的鈉(鉀)鎢青銅薄膜。所述鈉(鉀)鎢青銅薄膜具有紅外阻隔功能。

本發明的有益效果：