本發(fā)明屬于隔熱節(jié)能薄膜技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種具有疏水性能的透明隔熱薄膜及其制備方法，可用于車載透明窗戶及建筑透明窗戶等領(lǐng)域。

技術(shù)背景

太陽是地球的主要熱源，太陽能的波長范圍分布在0.25μm到2.5μm。物質(zhì)吸收太陽能會(huì)以熱紅外輻射的形式放出熱量，這是主要的室外熱源，這種輻射的波長從2.5μm到20μm。現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)趨勢(shì)傾向于擴(kuò)大窗口面積，窗戶成為連通內(nèi)部和外部環(huán)境的一個(gè)主要的熱傳導(dǎo)路徑；由于未經(jīng)處理的玻璃，其自身絕熱性能較差，造成了內(nèi)部環(huán)境不必要的熱輸入或熱散失。若玻璃對(duì)道路和周圍建筑物的熱輻射起到阻隔的作用，在夏天，建筑物或車輛冷卻系統(tǒng)的成本可以大大降低，在冬季，由于玻璃對(duì)室內(nèi)加熱設(shè)備和人體產(chǎn)生的長波輻射的反射作用，室內(nèi)溫度即可有效的保持。因此，在普通玻璃上制備在紅外波段具有反射功能，同時(shí)能夠透過可見光的薄膜可以使玻璃具有良好隔熱性，有效的達(dá)到節(jié)能效果。

表面性能是一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，因?yàn)樗怯糜诖_定戶外設(shè)備應(yīng)用可行性的一個(gè)關(guān)鍵特性。具有低表面自由能的表面可以減少空氣中污染物的粘附性，并且由于疏水的性能，滾動(dòng)的液滴可以有效地除去表面的物質(zhì)，從而提高了膜的環(huán)境耐久性。

因此提供一種具有可見光波段透過功能、紅外波段反射功能、疏水性能良好的薄膜對(duì)隔熱節(jié)能薄膜技術(shù)領(lǐng)域的研究是非常有幫助的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種具有可見光波段透過功能、紅外波段反射功能、疏水性能良好的薄膜及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種具有疏水性能的透明隔熱薄膜，該薄膜制備于襯底上，由下至上依次為氧化鋅薄膜、鎵摻雜氧化鋅薄膜；所述氧化鋅薄膜的厚度為20～120nm；所述鎵摻雜氧化鋅薄膜厚度為1～2μm。

上述具有疏水性能的透明隔熱薄膜的制備方法，包括如下步驟：

1)利用射頻磁控濺射法在襯底上濺射一層厚度為20～120nm的氧化鋅薄膜，濺射時(shí)通入氬氣和氧氣，通入氬氣流量與氧氣流量比為2～5:1～3，濺射時(shí)襯底溫度為300～450℃；

2)利用射頻磁控濺射法在氧化鋅薄膜上制備一層厚度為1～2μm的鎵摻雜氧化鋅薄膜，濺射時(shí)襯底溫度為25～300℃。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明采用氧化鋅作為緩沖層材料，減小鎵摻雜氧化鋅薄膜與襯底之間因晶格失配引起的應(yīng)力，從而改善鎵摻雜氧化鋅薄膜的電學(xué)性能進(jìn)而得到更好的近、中紅外性能。利用氧化鋅與鎵摻雜氧化鋅薄膜之間的晶格失配，致使鎵摻雜氧化鋅膜的生長過程中存在張應(yīng)力，形成了覆蓋整個(gè)鎵摻雜氧化鋅薄膜表面的具有納米孔的柱狀結(jié)構(gòu)，為疏水的表面性能提供了適當(dāng)?shù)拇植诙龋贡∧ぞ哂辛己玫氖杷裕岣弑∧さ沫h(huán)境耐久性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在波長300～2500nm的透光性能曲線；

圖2為本發(fā)明在波長2.5～20μm紅外區(qū)域反射性能曲線；

圖3為實(shí)施例1制備薄膜的表面浸潤性測(cè)試圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

1.清洗基片：

將切割好的載玻片放入去離子水中超聲清洗5分鐘，然后放入丙酮中超聲清洗5分鐘，再放入無水乙醇中超聲清洗5分鐘，用去離子水沖洗載玻片，最后用氮?dú)獯蹈奢d玻片備用。

2.制備氧化鋅薄膜：

利用射頻磁控濺射法在載玻片上濺射氧化鋅薄膜，將載玻片固定于沉積載臺(tái)上，濺射靶材為氧化鋅靶材，背底真空度為3.0×10^-3Pa，設(shè)置基片加熱溫度為450℃，待基片升至450℃后通入氬氣和氧氣，氬氣流量為45sccm，氧氣流量為40sccm，濺射氣壓為0.36Pa，濺射功率為100W，濺射時(shí)間為6分鐘，在載玻片上制得厚度為20nm的氧化鋅薄膜。

3.制備鎵摻雜氧化鋅薄膜

利用射頻磁控濺射法在氧化鋅薄膜上再濺射一層鎵摻雜氧化鋅薄膜，將濺射好氧化鋅薄膜的載玻片固定于沉積載臺(tái)上，選擇鎵摻雜氧化鋅靶材，靶材原子百分比ZnO：Ga₂O₃＝97：3；背底真空度為3.0×10^-3Pa，設(shè)置基片加熱溫度為300℃，待基片升至300℃后通入氬氣，濺射氣壓為0.36Pa，濺射功率110W，濺射時(shí)間90分鐘，在氧化鋅薄膜上制得厚度為1.85μm的鎵摻雜氧化鋅薄膜。

實(shí)施例2：

實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于制備氧化鋅薄膜時(shí)，濺射時(shí)間為15分鐘，在載玻片上制得厚度為55nm的氧化鋅薄膜。

基于以上所述實(shí)施例，下面結(jié)合附圖對(duì)具有疏水性能的透明隔熱薄膜的特性作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

圖1為本發(fā)明在波長范圍為300～2500nm的透光性能曲線。從圖中可以看出，所有樣品均呈現(xiàn)出低的紫外光透過率，高的可見光透過率以及較好的近紅外性能，實(shí)施例1的薄膜有更低的近紅外光透過率(近紅外區(qū)域波長1194nm處透過率小于20％)。

圖2為本發(fā)明在波長范圍為2.5～20μm紅外區(qū)域反射性能曲線，所有樣品均呈現(xiàn)出高的紅外反射性能。可以看出，實(shí)施例1的薄膜有更好的性能，其平均紅外反射率達(dá)84.13％。

圖3為實(shí)施例1薄膜的表面浸潤性測(cè)試圖。測(cè)試使用3μL的微管通過懸滴法來獲取水在表面的接觸角。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，薄膜表面的液滴呈現(xiàn)出疏水的性能，測(cè)試表明其接觸角為105°，根據(jù)接觸角計(jì)算得到薄膜表面自由能為27.22mN/m，有利于減少空氣中污染物的粘附性，提高薄膜的環(huán)境耐久性。