[發(fā)明專利]一種具有熱致變色、防霧和自修復(fù)功能的復(fù)合薄膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109231848B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀軍輝;姚琳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發(fā)明公開一種具有熱致變色、防霧和自修復(fù)功能的復(fù)合薄膜及其制備方法。所述復(fù)合薄膜依次包括第一二氧化硅層、二氧化釩層、第二二氧化硅層和聚合物層。本發(fā)明還公開了該復(fù)合薄膜的制備方法，包括：制備含有二氧化硅空心球納米粒子、含有四價釩前驅(qū)體、含有疏水二氧化硅前驅(qū)體和含有防霧聚合物的四種溶膠液的制備；然后采用提拉、干燥和煅燒等方法，將四種溶膠液依次涂覆于基板上，即在基板上形成二氧化硅?二氧化釩?二氧化硅?聚合物四層復(fù)合薄膜。本發(fā)明復(fù)合薄膜可見光透光性能良好，兼具熱致變色、防霧和自修復(fù)的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種具有熱致變色、防霧和自修復(fù)功能的復(fù)合薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛相比，具有零尾氣排放(溫室氣體和空氣污染氣體)的電動汽車更綠色，是汽車的未來發(fā)展方向。然而，行駛里程短、電池充電時間長限制了當(dāng)前電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展。汽車空調(diào)的冷卻、加熱、擋風(fēng)玻璃除霧和除霜需要消耗大量的電能。在夏季和冬季的正常路況下，空調(diào)系統(tǒng)消耗的能量占汽車總能耗的18％和53％(EnergyConv.Manag.,156(2018)515-524；Appl.Therm.Eng.,137(2018)356-367)。因此，我們設(shè)想制備一種多功能涂層，一方面這種涂層可以根據(jù)環(huán)境溫度智能調(diào)節(jié)進(jìn)入汽車車廂內(nèi)部的太陽輻射量，另一方面可以防霧/抗霜。這種涂層可以大大降低汽車空調(diào)能耗，提高電動汽車的行駛里程，增強(qiáng)駕駛的舒適性和安全性。

采用變色涂層是控制太陽能輻照量的有效方法。其中，熱致變色材料可以在不消耗其他能源的前提下，在溫度誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)對長波輻射透過率/反射率的高低變換。因此，熱致變色玻璃技術(shù)可能成為具有智能節(jié)能特性的新一代建筑玻璃。目前，最廣泛研究的熱致變色材料是具有單斜晶相的VO₂，其能夠在68℃(Tc)下發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變：溫度低于Tc，VO₂是單斜晶相，具有絕緣和高紅外透光率的特性，溫度高于Tc，VO₂是四方晶相，具有金屬和高紅外反射率的特性。在相變過程中，VO₂表現(xiàn)出的這種對紅外光從透過到屏蔽的顯著調(diào)節(jié)使其非常適用于節(jié)能涂層的應(yīng)用。

此外，為了確保駕駛員的安全，防止或消除擋風(fēng)玻璃的霧化是非常必要的。對于內(nèi)燃機(jī)車輛，利用發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的廢熱氣除霧除霜是一種常見的方法，但這顯然不適用于電動汽車。目前科學(xué)家們研究了大量關(guān)于制備防霧涂層的表面處理技術(shù)。控制表面潤濕行為，制備超疏水或超親水涂層以實(shí)現(xiàn)防霧功能，是領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一(Adv.Mater.,29(2017)13；Adv.Mater.,30(2018)32.)涂覆含有親水性官能團(tuán)的聚合物或單體薄膜。然而，同時具有熱至變色和防霧功能的涂層則研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有熱致變色、防霧和自修復(fù)功能的復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜可見光透光性能良好，兼具長效熱致變色、防霧和自修復(fù)功能。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述具有熱致變色、防霧和自修復(fù)功能的復(fù)合薄膜的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種具有熱致變色、防霧和自修復(fù)功能的復(fù)合薄膜，所述復(fù)合薄膜依次包括第一二氧化硅層、二氧化釩層、第二二氧化硅層和聚合物層。

可選的，所述第一二氧化硅層包含二氧化硅空心球納米粒子，且二氧化硅空心球納米粒子的平均粒徑為36～93納米；所述二氧化釩層中二氧化釩為單斜晶相；所述第二二氧化硅層為疏水性二氧化硅層，接觸角為91～119度；所述聚合物層是由主鏈或側(cè)鏈含有羥基的聚合物水溶液與主鏈或側(cè)鏈含有羧基的聚合物水溶液混合制成。

本發(fā)明還提供了一種具有熱致變色、防霧和自修復(fù)功能的復(fù)合薄膜的制備方法，該方法包括以下步驟：