[發明專利]一種仿蛾眼結構二氧化釩智能窗薄膜

有效

• 申請號: 202010021933.4
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111139432B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 李垚;豆書亮;魏航;趙九蓬;任飛飛;谷金鑫;李龍;范青潽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;C23C14/58;C03C17/245;G02B5/00;G02B1/113
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種仿蛾眼結構二氧化釩智能窗薄膜，它屬于智能窗領域。本發明要解決現有VO₂薄膜低溫可見透過比較低，熱調控能力不足以滿足使用需求，且相變溫度較高，嚴重制約其在智能窗領域應用的問題。仿蛾眼結構二氧化釩智能窗薄膜自下而上依次由基底層和VO₂層組成。制備方法：一、高能脈沖磁控濺射W摻雜的VO₂薄膜制備；二、離子束刻蝕。本發明用于仿蛾眼結構VO₂智能窗薄膜及其制備。

技術領域

本發明屬于智能窗領域。

背景技術

VO₂是一種熱致變色材料，具有低溫可見近紅外波段高透過，高溫可見近紅外波段高反射的特性，非常適合作為智能窗材料。智能窗材料有三個主要參數：可見透過比、熱調控能力和相變溫度，分別表示采光能力、節能能力和實用性。

然而本征的VO₂薄膜低溫可見透過比較低，一般為40％，熱調控能力一般也小于10％，不足以滿足使用需求，且相變溫度較高，嚴重制約其在智能窗領域應用，南洋理工大學龍祎等人在《Bioinspired Multifunctional Vanadium Dioxide:ImprovedThermochromism and Hydrophobicity》中采用了溶膠-凝膠法制備了VO₂包覆SiO₂的仿蛾眼結構智能窗薄膜，其低溫可見透過比最高達到44.5％，熱調控能力最高達到了7.1％，較其本征性能有較大提升，但是溶膠-凝膠法制得薄膜表面均一性差，且界面處可能存在折射率失配現象，會影響其性能，距離實際使用仍有較大的差距。

發明內容

本發明要解決現有VO₂薄膜低溫可見透過比較低，熱調控能力不足以滿足使用需求，且相變溫度較高，嚴重制約其在智能窗領域應用的問題，而提供一種仿蛾眼結構二氧化釩智能窗薄膜及其制備方法。

一種仿蛾眼結構二氧化釩智能窗薄膜自下而上依次由基底層和VO₂層組成；

所述的VO₂層由多個W摻雜的VO₂微納結構單元組成，且所述的多個W摻雜的VO₂微納結構單元均布設置于基底層上層表面，相鄰W摻雜的VO₂微納結構單元緊密排列；所述的W摻雜的VO₂微納結構單元形狀為圓錐形、圓柱形或圓臺形；當所述的W摻雜的VO₂微納結構單元形狀為圓錐形時，圓錐形底面直徑為50nm～500nm，高度為20nm～300nm；當所述的W摻雜的VO₂微納結構單元形狀為圓柱形時，圓柱形直徑為50nm～500nm，高度為20nm～300nm；當所述的W摻雜的VO₂微納結構單元為圓臺形時，圓臺形的上圓面直徑為46nm～496nm，圓臺形的下圓面直徑為50nm～500nm，高度為20nm～300nm；

所述的W摻雜的VO₂微納結構單元中W占W與V的總原子數的1％～3％。

一種仿蛾眼結構二氧化釩智能窗薄膜的制備方法，它是按以下步驟進行的：

一、高能脈沖磁控濺射W摻雜的VO₂薄膜制備：

采用高能脈沖磁控濺射技術，在基底層上制備W摻雜的VO₂薄膜，得到表面覆有W摻雜的VO₂薄膜的基底層；

二、離子束刻蝕：

在W摻雜的VO₂薄膜上沉積SiO₂球作為模板，利用離子束刻蝕法刻蝕W摻雜的VO₂薄膜，得到VO₂層，最后去除SiO₂球，得到仿蛾眼結構VO₂智能窗薄膜；