[發明專利]一種多刺激響應型瞬時強光防護復合薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010589832.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111690905B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張智博;徐梁格;夏菲;楊磊;張銳聰;閔萍萍;高崗;朱嘉琦
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/12
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

1.一種多刺激響應型瞬時強光防護復合薄膜，其特征在于它由兩側表層及電致變色夾層組成；所述的兩側表層由外至內依次為襯底、熱致變色層及透明導電層；所述的電致變色夾層由兩側的液晶分子取向層和中間的聚合物穩定液晶膜層組成；

所述的熱致變色層為二氧化釩薄膜，厚度為0.1μm～50μm；

所述的透明導電層的厚度為0.1μm～100μm，平均電子濃度不高于1×10²⁰cm^-3；

所述的液晶分子取向層具體為聚酰亞胺旋涂并熱固化于透明導電膜層上，厚度為3μm～30μm，再經摩擦機摩擦后得到平行凹槽；所述的平行凹槽寬度為50nm～200nm，深度為1nm～50nm；

所述的聚合物穩定液晶膜層由正性向列相液晶、紫外光可聚合單體、玻璃微珠及光引發劑制備而成，所述的玻璃微珠粒徑為1μm～50μm，所述的聚合物穩定液晶膜層厚度與玻璃微珠粒徑相等。

2.根據權利要求1所述的一種多刺激響應型瞬時強光防護復合薄膜，其特征在于所述的襯底為藍寶石或石英片襯底，取向為(0001)晶面，厚度為100μm～30000μm。

3.根據權利要求1所述的一種多刺激響應型瞬時強光防護復合薄膜，其特征在于所述的透明導電層為錫摻雜氧化銦、氧化錫或氧化銦。

4.根據權利要求1所述的一種多刺激響應型瞬時強光防護復合薄膜，其特征在于所述的正性向列相液晶為液晶GXP-6003或液晶CB15；所述的紫外光可聚合單體為3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯的混合物或1,4-雙-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯，所述的3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯與聚乙二醇二丙烯酸酯的質量比為4:1；所述的光引發劑為Irgacure 184或Irgacure BP。

5.如權利要求1所述的一種多刺激響應型瞬時強光防護復合薄膜的制備方法，其特征在于它是按照以下步驟進行的：

一、制備熱致變色層：

利用射頻磁控濺射法或高能脈沖磁控濺射法在襯底上制備氧化釩膜，得到表面沉積有氧化釩膜的襯底，將表面沉積有氧化釩膜的襯底置于退火管式爐中，爐內通入氬氣與氫氣的混合氣體，控制氬氣與氫氣的混合氣體的流量為2sccm～20sccm，然后以升溫速率為5℃/min～20℃/min，將退火管式爐升溫至450℃～650℃，并在溫度為450℃～650℃的條件下，熱退火0.5h～4h，最后冷卻至室溫，得到表面沉積有熱致變色層的襯底；所述的氬氣與氫氣的混合氣體中氬氣與氫氣的流量比為(3～5)sccm:1sccm；

二、制備透明導電層：

利用原子層沉積法、射頻磁控濺射法或高能脈沖磁控濺射法在表面沉積有熱致變色層的襯底上沉積透明導電層，得到表面沉積有熱致變色層和透明導電層的襯底；

三、制備液晶分子取向層：

①、將表面沉積有熱致變色層和透明導電層的襯底置于高純去離子水中，超聲30min～90min，在氬氣氣氛下烘干，得到表面親水基材；

②、將表面親水基材放置于旋涂機上且透明導電層朝上，打開真空抽吸裝置使得基材固定，用移液槍向透明導電層移液聚酰亞胺，在轉速設置為300r/min～1000r/min的條件下，旋涂15s～60s，然后放置于溫度為180℃～300℃的熱臺上固化30min～180min，得到涂覆PI層的基材；

所述的涂覆PI層的基材上PI層厚度為1μm～15μm；

③、將涂覆PI層的基材放置于摩擦機軌道上且PI層朝上，摩擦機輥子上纏有絨布，在輥子旋轉方向與軌道前進方向相反、輥子轉速為100r/min～500r/min及軌道運動速度為0.05m/s～0.5m/s的條件下，對PI層進行平行于基材表面的定向摩擦多列平行凹槽，得到表面制有液晶分子取向層的復合薄膜基材；

所述的平行凹槽寬度為50nm～200nm，深度為1nm～50nm；

四、制備液晶均相混合液：

將紫外光可聚合單體及正性向列相液晶混合，得到混合物，然后將混合物在溫度為70℃～120℃的油浴鍋中，磁力攪拌1h～3h，得到液態混合物，向液態混合物中加入玻璃微珠及光引發劑，然后在溫度為30℃～60℃的恒溫水浴下，超聲0.5h～1.5h，得到均勻混合液；

所述的玻璃微珠粒徑為1μm～50μm；所述的液態混合物中紫外光可聚合單體的質量百分數為10％～40％；所述的玻璃微珠的質量為均勻混合液質量的0.1％～3％；所述的光引發劑的質量為均勻混合液質量的1％～6％；

五、制備電致變色層：

將兩片表面制有液晶分子取向層的復合薄膜基材平行錯位設置且液晶分子取向層表面相對，兩片表面制有液晶分子取向層的復合薄膜基材之間為均勻混合液，在室溫、紫外光波長為365nm及紫外光強度為1mW/cm²～30mW/cm²的條件下，固化0.5h～8h，即得到多刺激響應型瞬時強光防護復合薄膜。