雙銀熱致變色玻璃及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙銀熱致變色玻璃及其制備方法。雙銀熱致變色玻璃包括玻璃基片及依次形成于該玻璃基片上的第一介質(zhì)層、第一底部保護層、第一紅外反射層、第一上部保護層、第二介質(zhì)層、第二底部保護層、第二紅外反射層、第二上部保護層與第三介質(zhì)層，其中該第一介質(zhì)層、該第二介質(zhì)層與該第三介質(zhì)層的其中之一包括二氧化釩基薄膜層，另外二個為復合介質(zhì)層。上述雙銀熱致變色玻璃具有可對室內(nèi)溫度與光線進行智能調(diào)節(jié)的優(yōu)點。
【專利說明】雙銀熱致變色玻璃及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種節(jié)能玻璃，尤其是一種雙銀熱致變色玻璃及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家節(jié)能減排政策的執(zhí)行力度加大以及人們對低碳環(huán)保意識的加強，以低輻射玻璃為代表的節(jié)能玻璃在門窗、玻璃幕墻中的應用越來越廣泛。低輻射玻璃家族中，節(jié)能性能優(yōu)異的雙銀低輻射玻璃得到大量應用。
[0003]然而，現(xiàn)有的雙銀低輻射玻璃還存在一定的局限性，無法根據(jù)環(huán)境的變化實現(xiàn)對室內(nèi)溫度與光線的智能化調(diào)節(jié)，例如其一旦安裝好，其光學特性就固定下來，不能隨環(huán)境條件的變化而改變，因此在舒適性和節(jié)能效果上仍有所欠缺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述狀況，有必要提供一種可對室內(nèi)溫度與光線進行智能調(diào)節(jié)的雙銀熱致變色玻璃及其制備方法。
[0005]本發(fā)明提供一種雙銀熱致變色玻璃，其包括玻璃基片及依次形成于該玻璃基片上的第一介質(zhì)層、第一底部保護層、第一紅外反射層、第一上部保護層、第二介質(zhì)層、第二底部保護層、第二紅外反射層、第二上部保護層與第三介質(zhì)層，其中該第一介質(zhì)層、該第二介質(zhì)層與該第三介質(zhì)層的其中之一包括二氧化釩基薄膜層，另外二個為復合介質(zhì)層。
[0006]該二氧化釩基薄膜層是由摻鎢、鈮或鑰的二氧化釩形成，其中鎢、鈮或鑰的摻雜量為二氧化釩中釩的質(zhì)量的0.5%~3%。
[0007]該二氧化釩基薄膜層是由摻鎢的二氧化釩形成，且該二氧化釩基薄膜層的厚度為20~120nm。
[0008]該第一紅外反射層或該第二紅外反射層是由銀或銅銀合金形成，且該第一紅外反射層或該第二紅外反射層的厚度為5~25nm。
[0009]該第一底部保護層、該第一上部保護層、該第二底部保護層或該第二上部保護層是由鈦、鎳鉻合金或鎳鈦合金形成，且該第一底部保護層、該第一上部保護層、該第二底部保護層或該第二上部保護層的厚度為0.5~5nm。
[0010]該第一底部保護層、該第一上部保護層、該第二底部保護層或該第二上部保護層是由摻鋁氧化鋅形成，且該第一底部保護層、該第一上部保護層、該第二底部保護層或該第二上部保護層的厚度為2~25nm。
[0011]本發(fā)明還提供一種雙銀熱致變 色玻璃的制備方法，其包括以下步驟:提供玻璃基片；以及通過磁控濺射鍍膜的方式依次在該玻璃基片上沉積第一介質(zhì)層、第一底部保護層、第一紅外反射層、第一上部保護層、第二介質(zhì)層、第二底部保護層、第二紅外反射層、第二上部保護層與第三介質(zhì)層，其中該第一介質(zhì)層、該第二介質(zhì)層與該第三介質(zhì)層的其中之一包括二氧化釩基薄膜層，另外二個為復合介質(zhì)層。
[0012]在沉積該二氧化釩基薄膜層時的溫度為35(T480°C，沉積其他層時的溫度為室溫。[0013]磁控濺射鍍膜沉積各層時的溫度為室溫，在沉積完各層后，還包括對形成有各層的玻璃基片進行鋼化處理，其中，鋼化處理的溫度為65(T700°C，時間為1-10分鐘。
[0014]磁控濺射鍍膜沉積各層時的溫度為室溫，在沉積完各層后，還包括對形成有各層的玻璃基片進行退火處理，其中，退火的溫度為40(T650°C，退火時間為20分鐘至2小時。
[0015]上述雙銀熱致變色玻璃在保留雙銀低輻射玻璃優(yōu)異的隔熱性能的基礎(chǔ)上，還可利用二氧化釩基薄膜層在室溫附近發(fā)生的由于半導體相與金屬相的可逆轉(zhuǎn)變而表現(xiàn)出來的對陽光輻射能量透過的變化，實現(xiàn)依據(jù)環(huán)境溫度的改變而改變雙銀熱致變色玻璃的光熱性能，這使得雙銀熱致變色玻璃在應用于建筑材料時，可對室內(nèi)溫度與光線進行智能調(diào)節(jié)，進而不僅可增加室內(nèi)環(huán)境的舒適性而且還可降低能耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明第一實施例的雙銀熱致變色玻璃示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明第二實施例的雙銀熱致變色玻璃示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明第三實施例的雙銀熱致變色玻璃示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的雙銀熱致變色玻璃及其制備方法作進一步的詳細說明。
[0020]請參見圖1，本發(fā)明第一實施例的雙銀熱致變色玻璃100包括玻璃基片10與依次形成于玻璃基片10上的第一介質(zhì)層11、第一底部保護層12、第一紅外反射層13、第一上部保護層14、第二介質(zhì)層15、第二底部保護層16、第二紅外反射層17、第二上部保護層18與第三介質(zhì)層19。其中第一介質(zhì)層11、第二介質(zhì)層15與第三介質(zhì)層19的其中之一可包括二氧化釩(VO2)基薄膜層，另外二個為復合介質(zhì)層。
[0021]具體在本實施例中，第一介質(zhì)層11是二氧化釩基薄膜層；第二介質(zhì)層15與第三介質(zhì)層19是復合介質(zhì)層。其中，第一介質(zhì)層11可由摻鎢、鈮或鑰的二氧化釩形成，其中鎢、鈮或鑰的摻雜量可為二氧化釩中釩的質(zhì)量的0.5%~3% ;優(yōu)選地，第一介質(zhì)層11是由摻鎢的二氧化釩形成。并且，此時第一介質(zhì)層11的厚度可為20-120納米(nm)。第二介質(zhì)層15與第三介質(zhì)層19可由金屬或非金屬的氧化物或氮化物來形成，例如氧化鈦(Ti02)、鋅錫氧化物(ZnSnOx)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化娃(SiO2)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化秘(BiO2)、氧化鋁(A1203)、氧化鈮(Nb205)、氮化硅(Si3N4)或鋅鋁氧化物(AZO)來形成。并且第二介質(zhì)層15的厚度可為15~80nm ;第三介質(zhì)層19的厚度可為25~80nm。
[0022] 第一紅外反射層13與第二紅外反射層17可分別由銀(Ag)或銅銀(AgCu)合金形成。第一紅外反射層13與第二紅外反射層17的厚度可分別為5~25nm。
[0023] 第一底部保護層12、第一上部保護層14、第二底部保護層16與第二上部保護層18可分別由金屬或金屬合金形成，例如鈦(Ti)、鎳鉻(NiCr)合金或鎳鈦(NiTi)合金；且第一底部保護層12、第一上部保護層14、第二底部保護層16與第二上部保護層18的厚度可分別為0.5~5nm。在另一實施例中，第一底部保護層12、第一上部保護層14、第二底部保護層16與第二上部保護層18還可分別由摻鋁氧化鋅(AZO)形成，且此時第一底部保護層12、第一上部保護層14、第二底部保護層16與第二上部保護層18的厚度可分別為2~25nm。[0024]上述雙銀熱致變色玻璃100中的第一介質(zhì)層11是二氧化釩基薄膜層。由于二氧化釩是一種具有相變特性的功能材料，當溫度低于相變點時，呈單斜晶系結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為半導體特性；當溫度高于相變點時，轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆浇鸺t石結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為金屬特性。在從低溫半導體相到高溫金屬相的轉(zhuǎn)變過程中，可見光區(qū)域的透過率變化不大，但紅外光區(qū)域的透過率變化顯著，高溫金屬相的紅外區(qū)域透過率相比低溫半導體相有顯著下降，特別是對于波長大于2500nm的中遠紅外區(qū)域幾乎不能透過。并且二氧化釩的這種低溫半導體相與高溫金屬相之間的轉(zhuǎn)變是可逆的。二氧化釩發(fā)生半導體相與金屬相之間的可逆轉(zhuǎn)變的溫度點為68°C，對其進行合適的摻雜，在晶格中引入預定的金屬離子(本實施例中是鎢、鈮或鑰)能降低相變溫度點至室溫附近。如此，上述雙銀熱致變色玻璃100，在保持了雙銀低輻射玻璃優(yōu)越的隔熱性能的同時，又能根據(jù)環(huán)境溫度的變化來改變陽光紅外輻射能量透過，當環(huán)境溫度較低時，能讓陽光盡量透過從而提高室內(nèi)溫度、降低采暖所需的能耗；當環(huán)境溫度較高時，又能屏蔽全部或部分陽光，進一步起到阻熱的效果，降低制冷所需的能耗，從而實現(xiàn)對室內(nèi)溫度與光線的智能化控制與調(diào)節(jié)。因此，上述雙銀熱致變色玻璃100在保留雙銀低輻射玻璃優(yōu)異的隔熱性能的基礎(chǔ)上，還可利用二氧化釩基薄膜層在室溫附近發(fā)生的由于半導體相與金屬相的可逆轉(zhuǎn)變而表現(xiàn)出來的對陽光輻射能量透過的變化，實現(xiàn)依據(jù)環(huán)境溫度的改變而改變雙銀熱致變色玻璃100的光熱性能，這使得雙銀熱致變色玻璃100在應用于建筑材料時，可對室內(nèi)溫度與光線進行智能調(diào)節(jié)，進而不僅可增加室內(nèi)環(huán)境的舒適性而且還可降低能耗。
[0025]請參見圖2，所示為本發(fā)明第二實施例的雙銀熱致變色玻璃300。雙銀熱致變色玻璃300與雙銀熱致變色玻璃100相似，其不同點在于:第二介質(zhì)層35是二氧化釩基薄膜層，第一介質(zhì)層31與第三介質(zhì)層39是復合介質(zhì)層；第二介質(zhì)層35的厚度可為20-120納米，第一介質(zhì)層31的厚度可為15~80nm ;第三介質(zhì)層39的厚度可為25~80nm ；43的厚度可為 25~60nm。
[0026]請參見圖3，所示為本發(fā)明第三實施例的雙銀熱致變色玻璃500。雙銀熱致變色玻璃500與雙銀熱致變色玻璃100相似，其不同點在于:第三介質(zhì)層59是二氧化釩基薄膜層，第一介質(zhì)層51、第二介質(zhì)層55是復合介質(zhì)層；第三介質(zhì)層59的厚度可為20-120納米，第一介質(zhì)層51的厚度可為15~80nm ;第二介質(zhì)層55的厚度可為25~80nm。
[0027]本發(fā)明還提供一種雙銀熱致變色玻璃的制備方法，其首先是提供玻璃基片。其中，玻璃基片一般需要清洗干凈、烘干，然后置于真空腔室鍍膜區(qū)域。
[0028]接著，通過磁控濺射鍍膜的方式依次在該玻璃基片上沉積第一介質(zhì)層、第一底部保護層、第一紅外反射層、第一上部保護層、第二介質(zhì)層、第二底部保護層、第二紅外反射層、第二上部保護層與第三介質(zhì)層，其中第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層與第三介質(zhì)層的其中之一包括二氧化釩基薄膜層，另外二個為復合介質(zhì)層。
[0029]在本實施例中，以第一介質(zhì)層為二氧化釩基薄膜層為例進行說明。在磁控濺射鍍膜時，第一介質(zhì)層的沉積溫度為35(T480°C,而第一底部保護層、第一紅外反射層、第一上部保護層、第二介質(zhì)層、第二底部保護層、第二紅外反射層、第二上部保護層與第三介質(zhì)層的沉積溫度為室溫。本發(fā)明并不以此為限，在另一實施例中，第一介質(zhì)層的沉積溫度也可為室溫，即各層均是在室溫下進行磁控濺射鍍膜沉積形成的，但在沉積完各層后需對形成有各層的玻璃基片進行后處理，以使二氧化釩基薄膜具備熱致變色性能。后處理的方式可包括對形成有各層的玻璃基片進行鋼化處理，其中鋼化處理的溫度為65(T70(TC，時間約1-10分鐘；或者包括對形成有各層的玻璃基片進行退火處理，其中，退火的溫度為40(T65(TC，退火時間為20分鐘至2小時。
[0030]具體實施例
[0031]實施例1
[0032]一種雙銀熱致變色玻璃，其膜層結(jié)構(gòu)由玻璃基片向外依次是:Si3N4(16nm)/AZO (15nm) /AgCu (12nm) /AZO (IOnm) /VO2: W (50nm) /AZO (15nm) /AgCu (15nm) /AZO (IOnm) /Si3N4 (20nm)。
[0033]制備這種雙銀熱致變色玻璃的方法依次是:
[0034](I)玻璃基片清洗干凈并吹干，置于真空濺射區(qū)；
[0035](2)在玻璃基片上采用磁控濺射的方式沉積Si3N4層，所用靶材為SiAl旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為10~100KW，工藝氣體為氬氣和氮氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0036](3)在Si3N4層上面采用磁控濺射的方式沉積AZO層，所用靶材為陶瓷AZO旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為10~100KW，工藝氣體為純氬氣或者氬氣和氧氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0037](4)在AZO層上面采用磁控濺射的方式沉積AgCu層，所用靶材為AgCu平面靶，電源為直流加脈沖電源，功率為1~lOKW，工藝氣體為純氬氣，在室溫下沉積；
[0038](5)在AgCu層上面采用磁控濺射的方式沉積AZO層，所用靶材為陶瓷AZO旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為10~100KW，工藝氣體為純氬氣或者氬氣和氧氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0039](6)在AZO層上面采用磁控濺射的方式沉積VO2: W層，所用靶材為摻雜W的VO2 (W摻雜比例為iwt%)陶瓷旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為1(T100KW，工藝氣體為氬氣和氧氣的混合氣體，沉積時玻璃基片的溫度為400°c ；
[0040](7)在V02:W層上面采用磁控濺射的方式沉積AZO層，所用靶材為陶瓷AZO旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為10~100KW，工藝氣體為純氬氣或者氬氣和氧氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0041](8)在AZO層上面采用磁控濺射的方式沉積AgCu層，所用靶材為AgCu平面靶，電源為直流加脈沖電源，功率為1~lOKW，工藝氣體為純氬氣，在室溫下沉積；
[0042](9)在AgCu層上面采用磁控濺射的方式沉積AZO層，所用靶材為陶瓷AZO旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為10~100KW，工藝氣體為純氬氣或者氬氣和氧氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0043](10)在AZO層上面采用磁控濺射的方式沉積Si3N4層，所用靶材為SiAl旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為10~100KW，工藝氣體為氬氣和氮氣的混合氣體，在室溫下沉積。
[0044]實施例2
[0045]一種雙銀熱致變色玻璃，其膜層結(jié)構(gòu)由玻璃基片向外依次是=Si3N4(30nm)/NiCr(1.5nm)/Ag(IOnm)/NiCr(1.5nm)/AZO(14nm)/Si3N4(46nm)/AZO(15nm)/NiCr/(Inm)/Ag (14nm) /NiCr(Inm) /V02:ff (40nm)。
[0046]制備這種雙銀熱致變色玻璃的方法依次是:
[0047](I)玻璃基片清洗干凈并吹干，置于真空濺射區(qū)；[0048](2)在玻璃基片上采用磁控濺射的方式沉積Si3N4層，所用靶材為SiAl旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為1(T100KW，工藝氣體為氬氣和氮氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0049](3)在Si3N4層上面采用磁控濺射的方式沉積NiCr層，所用靶材為金屬NiCr平面靶，電源為直流加脈沖電源，功率為flOKW，工藝氣體為純氬氣，在室溫下沉積；
[0050](4)在NiCr層上面采用磁控濺射的方式沉積Ag層，所用靶材為Ag平面靶，電源為直流加脈沖電源，功率為f 10KW，工藝氣體為純氬氣，在室溫下沉積。
[0051](5)在Ag層上面采用磁控派射的方式沉積NiCr層,所用祀材為金屬NiCr平面革巴，電源為直流加脈沖電源，功率為flOKW，工藝氣體為純氬氣，在室溫下沉積；
[0052](6)在NiCr層上面采用磁控濺射的方式沉積AZO層，所用靶材為陶瓷AZO旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為1(T100KW，工藝氣體為氬氣或者氬氣和氧氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0053](7)在AZO層上面采用磁控濺射的方式沉積Si3N4層，所用靶材為SiAl旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為1(T100KW，工藝氣體為氬氣和氮氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0054](8)在Si3N4層上面采用磁控濺射的方式沉積AZO層，所用靶材為陶瓷AZO旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為1(T100KW，工藝氣體為氬氣或者氬氣和氧氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0055](9)在AZO層上面采用磁控濺射的方式沉積NiCr層，所用靶材為金屬NiCr平面靶，電源為直流加脈沖電源，功率為flOKW，工藝氣體為純氬氣，在室溫下沉積；
[0056](10)在NiCr層上面采用磁控濺射的方式沉積Ag層，所用靶材為Ag平面靶，電源為直流加脈沖電源，功率為flOKW，工藝氣體為純氬氣，在室溫下沉積；
[0057](11)在Ag層上面采用磁控濺射的方式沉積NiCr層，所用靶材為金屬NiCr平面靶，電源為直流加脈沖電源，功率為flOKW，工藝氣體為純氬氣，在室溫下沉積；
[0058](12)在NiCr層上面采用磁控濺射的方式沉積V02:W層，所用靶材為摻雜W的V2O5(W摻雜比例為1.5wt%)陶瓷旋轉(zhuǎn)靶，電源為中頻電源，功率為1(T100KW，工藝氣體為氬氣和氧氣的混合氣體，在室溫下沉積；
[0059](13)將制成的玻璃進行鋼化處理。
[0060]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案 范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙銀熱致變色玻璃，其包括玻璃基片，其特征在于，該雙銀熱致變色玻璃還包括依次形成于該玻璃基片上的第一介質(zhì)層、第一底部保護層、第一紅外反射層、第一上部保護層、第二介質(zhì)層、第二底部保護層、第二紅外反射層、第二上部保護層與第三介質(zhì)層，其中該第一介質(zhì)層、該第二介質(zhì)層與該第三介質(zhì)層的其中之一包括二氧化釩基薄膜層，另外二個為復合介質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求1所述的雙銀熱致變色玻璃，其特征是:該二氧化釩基薄膜層是由摻鎢、鈮或鑰的二氧化釩形成，其中鎢、鈮或鑰的摻雜量為二氧化釩中釩的質(zhì)量的0.5%~3%。
3.如權(quán)利要求2所述的雙銀熱致變色玻璃，其特征是:該二氧化釩基薄膜層是由摻鎢的二氧化釩形成，且該二氧化釩基薄膜層的厚度為2(Tl20nm。
4.如權(quán)利要求1所述的雙銀熱致變色玻璃，其特征是:該第一紅外反射層或該第二紅外反射層是由銀或銅銀合金形成，且該第一紅外反射層或該第二紅外反射層的厚度為5~25nm。
5.如權(quán)利要求1所述的雙銀熱致變色玻璃，其特征是:該第一底部保護層、該第一上部保護層、該第二底部保護層或該第二上部保護層是由鈦、鎳鉻合金或鎳鈦合金形成，且該第一底部保護層、該第一上部保護層、該第二底部保護層或該第二上部保護層的厚度為0.5~5nm。
6.如權(quán)利要求1所述的雙銀熱致變色玻璃，其特征是:該第一底部保護層、該第一上部保護層、該第二底部保護層或該第二上部保護層是由摻鋁氧化鋅形成，且該第一底部保護層、該第一上部保護層、該第二底部保護層或該第二上部保護層的厚度為2~25nm。
7.—種雙銀熱致變色玻璃的制備方法，其包括以下步驟: 提供玻璃基片；以及通過磁控濺射鍍膜的方式依次在該玻璃基片上沉積第一介質(zhì)層、第一底部保護層、第一紅外反射層、第一上部保護層、第二介質(zhì)層、第二底部保護層、第二紅外反射層、第二上部保護層與第三介質(zhì)層，其中該第一介質(zhì)層、該第二介質(zhì)層與該第三介質(zhì)層的其中之一包括二氧化釩基薄膜層，另外二個為復合介質(zhì)層。
8.如權(quán)利要求7所述的雙銀熱致變色玻璃的制備方法，其特征是:在沉積該二氧化釩基薄膜層時的溫度為350~480°C，沉積其他層時的溫度為室溫。
9.如權(quán)利要求7所述的雙銀熱致變色玻璃的制備方法，其特征是:磁控濺射鍍膜沉積各層時的溫度為室溫，在沉積完各層后，還包括對形成有各層的玻璃基片進行鋼化處理，其中，鋼化處理的溫度為650~700°C，時間為1-10分鐘。
10.如權(quán)利要求7所述的雙銀熱致變色玻璃的制備方法，其特征是:磁控濺射鍍膜沉積各層時的溫度為室溫，在沉積完各層后，還包括對形成有各層的玻璃基片進行退火處理，其中，退火的溫度為400~650°C，退火時間為20分鐘至2小時。
【文檔編號】C03C17/36GK103910495SQ201210591711
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】崔平生, 曾小綿, 唐晶, 呂宜超, 王小峰 申請人:中國南玻集團股份有限公司