[發明專利]一種低輻射透明電加熱薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710522481.6
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107326415B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 馬劍鋼;徐海陽;薛小丹;李鵬;李化鵬
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: C25D7/00
• 分類號: C25D7/00;H05B3/84
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發明公開了一種低輻射透明電加熱薄膜及其制備方法。所述制備方法包括如下步驟：(1)在導電襯底上制備龜裂模板；(2)采用電鍍法在所述龜裂模板的裂隙中沉積金屬；(3)去除所述龜裂模板，得到所述導電襯底與金屬網格的復合結構，即為所述低輻射透明電加熱薄膜。本發明低輻射透明電加熱薄膜具有低輻射性能，同時在可見光波長范圍內具有良好的透光性。本發明低輻射透明導電加熱薄膜具有超強的導電性，作為電加熱薄膜，提供很小的加熱電壓即可獲得很高的穩態溫度和很快的加熱速率；例如本發明具體實施例2制備的低輻射透明導電加熱薄膜，在提供5V偏壓的情況下，其加熱速率可達到7.7℃/s，最高溫度可達到100℃以上。

技術領域

本發明涉及一種低輻射透明電加熱薄膜及其制備方法，屬于節能、導電材料領域。

背景技術

隨著國家能源戰略的逐步實施，低輻射節能玻璃在建筑領域的應用呈快速增加的趨勢，其主要特征在于其較高的紅外反射率和低的對流傳熱系數可以有效減少室內外熱量的輻射傳遞，降低建筑能耗，達到節能減排的目的。透明加熱薄膜可廣泛應用于戶外顯示器、車輛或飛機的擋風玻璃除霜、室內窗式取暖等方面，其工作原理是在電流流經透明導電薄膜時產生焦耳熱實現加熱效果的，最重要的性能參數是光學透明度和電導率。如果將上述透明電加熱薄膜和低輻射玻璃結合形成一種具有低輻射功能的電加熱玻璃，就能夠降低電加熱薄膜的輻射損失，提高其加熱效率，同時為低輻射玻璃創造更高的商業附加值。目前，市場上已有兼具電加熱和低輻射性能的鍍膜玻璃主要是通過物理氣相沉積或化學氣相沉積方法制備的摻雜氧化物薄膜，例如：錫摻雜氧化銦(ITO)、氟摻雜氧化錫(FTO)和鋁摻雜氧化鋅(AZO)。但是，摻雜氧化物薄膜的可見光透過率大于80％的條件下，面電阻通常大于10Ω/□，加熱效率偏低，限制了其在低輻射電加熱玻璃方面的應用。

近年來，金屬納米線網格因其高電導率和寬光譜范圍高透過率的優點，成為透明加熱膜的良好備選材料。目前，金屬網格的制備方法主要包括分散單晶金屬納米線法和模板法兩種。其中，分散單晶金屬納米線法具有制備工藝簡單、易實現大面積制備和襯底的適應性好等優點。但是，由于單晶納米線的截面積較小、線與線之間的接觸電阻較大，所以分散單晶金屬納米線法獲得薄膜的導電性較差。相比之下，模板法制備的金屬線截面積較大，線與線之間的接觸電阻較小，且光透過率可控，在透明加熱領域的應用潛力更大。通常來說，模板法又可分為光刻模板法、電紡模板法、龜裂模板法等。其中，龜裂模板法具有制備工藝簡單，成本低等優點，受到了廣泛的關注。利用金屬納米網格與低輻射玻璃復合，是實現低輻射電加熱玻璃的有效途徑。

2013年，中國專利CN103227240A公開了基于龜裂模板法制備多孔金屬薄膜透明電極的方法，該方法首先是在襯底上旋涂一層龜裂模板，接著通過物理沉積的方法在模板表面沉積金屬，最后去除模板即可得到金屬網格結構。通過該方法得到的金屬網格大小和形狀可控，金屬線表面平整，線與線之間不存在互相搭接的現象。相同透過率下，龜裂模板法制備的金屬網格的電導率明顯高于單晶金屬納米線網格。但是，CN103227240A公開的方法中采用的旋涂、物理沉積等方法不易實現大面積制備，制約了該方法的推廣。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有低輻射功能的透明電加熱薄膜及其制備方法。本發明利用金屬氧化物薄膜和超薄金屬膜雙層結構的高紅外反射率和高可見光透過率實現低輻射和可見光透明功能，利用金屬網格的高透過率和低電阻率特性實現高效電加熱功能。制備過程中，利用龜裂模板和電鍍法結合，以金屬氧化物和超薄金屬雙層結構作為陰極，在超薄金屬膜上電鍍沉積金屬網格，并利用第二層金屬氧化物作為減反層和覆蓋層，一方面可以提高超薄金屬層的可見光透過率，另一方面可提高金屬網格的化學穩定性。該方法制備的低輻射電加熱薄膜具有優良的可見光透過率和電加熱效果以及良好的應用價值和廣闊的市場前景。

本發明采用龜裂模板法與電鍍法相結合的工藝，將低輻射透明導電薄膜和金屬網格進行復合，得到低輻射電加熱薄膜。

本發明所提供的低輻射透明電加熱薄膜的制備方法，包括如下步驟：