[發(fā)明專利]一種多級漸變式自發(fā)調溫的復合涂層及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN110128027B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 操振華
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: C03C17/36
• 分類號: C03C17/36;C03C17/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

一種多級漸變式自發(fā)調溫的復合涂層及其制備方法，其特征在于依次由基底層、擴散阻擋層、主調光層和減反層組成；其中擴散阻擋層為金屬Ta膜，主調光層為W含量呈梯度分布的三種VO₂?W亞層，減反層為銳鈦礦相TiO₂；擴散阻擋層、主調光層和減反層的厚度分別為1.5～2.5nm，60～150nm，30?60nm。先采用直流濺射法在基板上沉積金屬Ta層；再采用雙靶共濺射法沉積第一個VO₂?W亞層、第二個VO₂?W亞層和第三個VO₂?W亞層；然后采用射頻濺射法在第三亞層上沉積銳鈦礦相TiO₂；最后再進行退火處理，制得多級漸變式自發(fā)調溫復合涂層。本發(fā)明操作簡單，重復性好，清潔無污染，實現(xiàn)效果良好。將會廣泛應用在“智能窗”綠色建筑領域。

技術領域

本發(fā)明涉及一種多級漸變式自發(fā)調溫的復合涂層及其制備方法，特別是一種近中紅外光可調的高效節(jié)能復合涂層及其制備方法，可廣泛應用于綠色建筑門窗與幕墻玻璃。

技術背景

高效節(jié)能建筑玻璃要求既能降低建筑向外能耗，又能最大限度利用潔凈的太陽能，這就要求隨著環(huán)境溫度的變化，鍍膜玻璃具有對太陽光與紅外進行自主調控的能力。太陽光輻射的波長范圍約是0.25-3μm，其中攜帶熱能的光波主要是0.7μm以上的近中紅外光，而室內外物體熱輻射的波長在3μm以上。考慮到采光問題，窗玻璃在可見光區(qū)透過率越高越好，而對紅外光透過與反射的要求在寒冷和炎熱季節(jié)各不相同。在寒冷季節(jié)，要盡可能地透過太陽輻射并反射室內熱輻射，對玻璃的要求是在0.4-3μm區(qū)間透光率為1，而對3μm以上紅外光的反射率為1。而在炎熱的夏季，對玻璃的要求是0.4-0.7μm區(qū)間透光率為1，而對0.7μm以上紅外光的反射率為1，這就是理想“智能窗”的工作原理。

自從首次觀察到釩氧化物具有熱致相變特性以來，已有8種氧化釩具有從高溫金屬相到低溫半導體相轉換的特性，其中由于二氧化釩(VO₂)相變溫度接近常溫而受到各國研究者的關注。VO₂相變溫度為68℃，最接近室溫，這一獨特性能使其成為智能窗涂層材料的最佳選擇。在環(huán)境溫度低于相變溫度時VO₂薄膜表現(xiàn)為半導體特性，電學性能為高電阻率，光學性能表現(xiàn)為對近紅外波段的高透過；當環(huán)境溫度高于相變溫度時，VO₂轉變?yōu)榻饘賾B(tài)，電學上表現(xiàn)出良好的導電性，光學上則變?yōu)榧t外阻隔特性。VO₂的制備方法主要有三大類，相比化學氣相沉積法和液相法，高真空磁控濺射法具有無污染、成本低、便于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點，并且操作工藝簡單、膜層沉積速率高、可重復性好以及多層結構分層制備，可對成分進行精確調控，易實現(xiàn)大面積沉積均勻的納米結構涂層。

金屬W是降低VO₂相變溫度最有效摻雜元素，每摻雜1at％W可將相變溫度降低20℃，通過W摻雜可將其相變溫度降至室溫或以下。但還存在以下幾個主要問題，首先，常規(guī)摻雜W的VO₂，只有一個相變溫度，不能實現(xiàn)對室溫的漸變調控；其次，由于只有一個相變溫度，整個VO₂涂層發(fā)生相變導致體積產(chǎn)生較大變化，大幅度反復體積膨脹與收縮，會導致涂層使用壽命下降；最后，摻雜W的VO₂的可見光透過率和紅外調節(jié)率需要進一步提升。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是研發(fā)了一種多級漸變式自發(fā)調溫的復合涂層，本發(fā)明的另一目的是提供上述多級漸變式自發(fā)調溫復合涂層的制備方法，具有在不同的溫度下漸變式自發(fā)調節(jié)室內溫度，避免了室內溫度的大幅變化，提升了室內人體舒適度，不但高效節(jié)能，還有效利用了太陽能，工作可靠性高，該涂層可廣泛應用于綠色建筑門窗、外墻玻璃以及汽車窗玻璃等。