BR112019026702A2

BR112019026702A2 - Substrato funcionalizado

Info

Publication number: BR112019026702A2
Application number: BR112019026702-6A
Authority: BR
Inventors: Guimard Denis; Denis Guimard; Delbecq Cécile; Cécile Delbecq
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-06-23
Also published as: ZA201908403B; AU2018294510A1; AU2018294510B2; ES2964899T3; CN110785387A; EP3645475A1; EP3421439A1; EP3645475B1; WO2019002525A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um substrato funcionalizado compreendendo um substrato (10) e um revestimento absorvente de infravermelho próximo (20), em que o referido revestimento absorvente de infravermelho próximo (20) compreende nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) compreendendo índio, estanho, zinco, antimônio, alumínio, tungstênio ou misturas dos mesmos. Em uma modalidade, o revestimento absorvente de infravermelho próximo (20) inclui ainda uma matriz inorgânica (22, 23, 24).

Description

“SUBSTRATO FUNCIONALIZADO” CAMPO DA DIVULGAÇÃO

[0001] Modalidades da presente invenção referem-se a um substrato funcionalizado compreendendo um revestimento absorvente de infravermelho próximo e uso do mesmo para aplicações de controle solar.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Os revestimentos de controle solar são amplamente utilizados nas indústrias automotiva e de construção para melhorar o isolamento dos vidros, além de oferecer novas possibilidades de modificações estéticas. A função de controle solar é baseada na absorção ou reflexão no infravermelho próximo (NIR).

[0003] Os revestimentos refletivos de NIR são geralmente feitos de pilhas que compreendem camadas de metal, como prata, como descrito, por exemplo, em US 2006/0057399. No entanto, essas pilhas podem afetar a transmissão da luz visível. Além disso, camadas de metal, como camadas de prata, podem exibir alta condutividade que pode bloquear ondas eletromagnéticas, o que seria uma desvantagem para as comunicações por telefone móvel. Além disso, as camadas de prata, em particular, têm baixa estabilidade e baixa resistência à umidade e às intempéries, o que pode afetar suas propriedades ópticas e sua eficiência como camadas refletivas de NIR.

[0004] Os revestimentos absorventes de NIR podem ser fornecidos usando várias camadas funcionais. Por exemplo, US 6707610 e WO 2008/036358 divulgam películas para janelas compreendendo uma camada de TiN obtida por pulverização por magnetron. No entanto, essas películas para janelas têm transmissão de luz visível bastante baixa e não são seletivas. O documento WO 2008/036363 sugere combinar uma camada de TiN com um revestimento refletivo à base de prata para melhorar a seletividade. No entanto, essa combinação ainda tem o efeito negativo das camadas de prata.

[0005] Nanopartículas de vários óxidos inorgânicos, como óxido de índio e estanho (ITO) e óxido de antimônio e estanho (ATO), podem absorver as radiações NIR. Por exemplo, US 2010/0062242 divulga um filme de janela compreendendo uma camada refletora de IR compreendendo uma camada de metal e uma camada absorvente de IR compreendendo nanopartículas absorventes de IR dispersas em um aglutinante polimérico curado. Essas películas para janelas apresentam transmissão e seletividade de luz bastante alta. Os revestimentos contendo nanopartículas absorventes de NIR são geralmente obtidos por métodos de revestimento úmido, conforme divulgado em US 2010/0062242. Os métodos de revestimento úmido consistem tipicamente em depositar uma camada fina de uma solução compreendendo as nanopartículas e um aglutinante orgânico em um substrato e secar e/ou curar a camada. Para produzir pilhas de multicamadas, o uso de um método de revestimento úmido em duas etapas pode não ser desejado, em particular para pilhas incluindo camadas depositadas por pulverização por magnetron. As indústrias continuam a exigir revestimentos melhorados contendo nanopartículas absorventes de NIR que poderiam ser obtidos por métodos mais compatíveis com o processo de pulverização por magnetron.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0006] Modalidades são ilustradas a título de exemplo e não são limitadas nas figuras anexas.

[0007] A figura 1 inclui uma vista em elevação lateral de um substrato funcionalizado de acordo com uma modalidade.

[0008] A figura 2 inclui uma vista em elevação lateral de um substrato funcionalizado de acordo com outra modalidade.

[0009] A figura 3 inclui uma vista em elevação lateral de um substrato funcionalizado de acordo com uma modalidade adicional.

[0010] A figura 4 inclui uma vista em elevação lateral de um substrato funcionalizado de acordo com ainda outra modalidade.

[0011] A figura 5 inclui uma vista em elevação lateral de um substrato funcionalizado de acordo com ainda uma outra modalidade.

[0012] A figura 6 inclui uma vista em elevação lateral de uma camada de nanopartículas absorventes de infravermelho próximo dispostas em um substrato de acordo com uma modalidade.

[0013] A figura 7 inclui uma vista em elevação lateral de uma camada de nanopartículas absorventes de infravermelho próximo dispostas em um substrato de acordo com outra modalidade.

[0014] A figura 8 mostra o espectro de absorção do substrato revestido do Exemplo 1.

[0015] Especialistas na técnica entendem que os elementos das figuras são ilustrados por simplicidade e clareza e não foram necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns dos elementos nas figuras podem ser exageradas em relação a outros elementos para ajudar a melhorar a compreensão das modalidades da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0016] A descrição a seguir, em combinação com as figuras, é fornecida para auxiliar na compreensão dos ensinamentos aqui divulgados. A discussão a seguir focará em implementações e modalidades específicas dos ensinamentos. Esse foco é fornecido para ajudar na descrição dos ensinamentos e não deve ser interpretado como uma limitação no escopo ou na aplicabilidade dos ensinamentos.

[0017] O uso de "um" ou "uma" é empregado para descrever elementos e componentes aqui descritos. Isto é feito apenas por conveniência e para dar uma noção geral do escopo da invenção. Esta descrição deve ser lida para incluir um ou pelo menos um e o singular também inclui o plural, ou vice-versa, a menos que seja claro que significa o contrário.

[0018] Em um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um substrato funcionalizado compreendendo um substrato e um revestimento absorvente de infravermelho próximo (NIR) tendo uma razão entre a transmitância de luz e a transmitância de energia de pelo menos 1,05 no referido substrato. Em uma modalidade particular, o referido revestimento absorvente de NIR é feito de uma matriz inorgânica contendo nanopartículas absorventes de NIR compreendendo índio, estanho, zinco, antimônio, alumínio, tungstênio ou misturas dos mesmos.

[0019] No contexto do presente pedido, a radiação NIR refere-se à radiação de 780 a 2500 nm. Pela expressão "absorvente de NIR" ao se referir a um revestimento ou nanopartículas, entende-se que o referido revestimento ou nanopartículas podem absorver pelo menos 10%, pelo menos 15% ou até pelo menos 20% da radiação NIR e podem absorver até 60%, até 55% ou até 50% da radiação NIR.

[0020] O revestimento NIR tem preferencialmente uma razão entre a transmitância de luz (TL) e a transmitância de energia (TE, também chamada transmitância direta solar), isto é, TL/TE, de pelo menos 1,07, mais preferencialmente pelo menos 1,09. A transmitância de luz e a transmitância de energia são as definidas na norma EN 410:1998. A transmitância de luz, respectivamente a transmitância de energia, do revestimento corresponde à diferença entre a transmitância de luz, respectivamente a transmitância de energia, do substrato revestido e a transmitância de luz, respectivamente a transmitância de energia, do substrato não revestido.

[0021] Em uma modalidade particular, o revestimento NIR tem uma absorção de luz inferior a 10%, preferencialmente inferior a 7%, mais preferencialmente inferior a 5%, ainda mais preferencialmente inferior a 3%. A absorção de luz (AL) é igual ao valor 100% menos a transmitância de luz (TL) e a refletância de luz (RL), ou seja, AL = 100 - (TL + RL), conforme definido na norma EN 410:1998. A absorção de luz do revestimento corresponde à diferença de absorção do substrato revestido e do substrato não revestido. Pelos termos “sobre” e “sob”, quando relacionados à posição relativa de um elemento (camada, estrutura ou pilha) a outro, significa que o referido elemento está mais distante ou mais próximo, respectivamente, do substrato do que o outro. Não significa que os referidos elementos estejam entrando em contato diretamente uns com os outros, sem excluir essa possibilidade. Em particular, elementos adicionais podem estar presentes entre os referidos elementos. Pelo contrário, a expressão "contato direto" "diretamente sobre" ou "diretamente sob", quando relacionada à posição relativa de um elemento a outro, significa que nenhum elemento adicional é disposto entre os referidos elementos.

[0022] As nanopartículas absorventes de NIR compreendem índio, estanho, zinco, antimônio, alumínio, tungstênio ou misturas dos mesmos. Mais particularmente, as nanopartículas absorventes de NIR podem ser baseadas em metais parcialmente ou totalmente oxidados selecionados a partir de índio, estanho, zinco, antimônio,

alumínio, tungstênio e ligas dos mesmos. No contexto do presente pedido, a expressão "baseada em", quando se refere à composição de um elemento (matriz, camada ou nanopartículas), significa que o referido elemento compreende mais de 80%, mais de 90% ou até mais de 95% em peso do referido material. O referido elemento pode ser essencialmente feito do referido material.

[0023] Em uma modalidade, as nanopartículas absorventes de NIR podem ser baseadas em óxido condutor transparente (TCO). Em particular, as nanopartículas absorventes de NIR podem ser nanopartículas de TCO. O TCO pode ser selecionado de óxido de índio e estanho (ITO), óxido de índio e zinco (IZO), óxido de antimônio e estanho (ATO), óxido de zinco e estanho (TZO), óxido de estanho dopado com flúor (FTO), óxido de zinco dopado com alumínio (AZO), óxido de zinco dopado com gálio (GZO), e óxido de tungstênio opcionalmente dopado.

[0024] No contexto do presente pedido, ITO refere-se a óxido misto de estanho e índio, em que o teor de estanho é geralmente de 1,5 a 16% em peso, tal como de 4 a 10% em peso. IZO refere-se a óxido misto de zinco e índio, em que o teor de zinco é geralmente de 10 a 60% em peso, tal como de 15 a 40% em peso. ATO refere-se a óxido misto de estanho e antimônio, em que o teor de antimônio é geralmente de 2 a 15% em peso, tal como de 2 a 8% em peso. TZO refere-se a óxido misto de estanho e zinco, em que o teor de estanho é geralmente de 8 a 70% em peso, tal como de 24 a 55% em peso. Quando se refere a FTO, significa óxido de estanho compreendendo geralmente de 1 a 3% em peso de flúor. AZO refere-se a óxido de zinco compreendendo geralmente de 0,2 a 3% em peso, tal como de 0,5 a 2% em peso, de óxido de alumínio. GZO refere-se a óxido de zinco compreendendo geralmente de 0,2 a 10% em peso, tal como de 2 a 5% em peso, de óxido de gálio. Óxido de tungstênio opcionalmente dopado refere-se a óxido de tungstênio que pode compreender um dopante como o césio. O óxido de tungstênio dopado com césio refere-se a CsxW yOZ, em que 0,001 ≤ x/y ≤1 e 2,2 ≤ z/y ≤ 3,0.

[0025] Em outra modalidade, as nanopartículas absorventes de NIR podem ser nanopartículas metálicas parcialmente oxidadas. Por "parcialmente oxidado" significa que nem todos os átomos de metal foram convertidos para a sua forma de óxido. As nanopartículas metálicas podem ser baseadas em índio, estanho, zinco, antimônio, alumínio, tungstênio ou ligas dos mesmos. As nanopartículas parcialmente oxidadas podem estar em uma forma oxidada uniforme, isto é, o grau de oxidação é substancialmente constante dentro das nanopartículas. Alternativamente, as nanopartículas parcialmente oxidadas podem ter uma estrutura de núcleo-invólucro (core-shell) com um núcleo metálico e pelo menos um invólucro parcialmente oxidado ou mesmo um invólucro totalmente oxidado, como um invólucro de TCO.

[0026] Em uma modalidade, as nanopartículas absorventes de NIR são espaçadas umas das outras. Em particular, as nanopartículas absorventes de NIR podem formar uma matriz de nanopartículas discretas. Os termos "espaçados" ou "discretos" são definidos como significando desconectados para que cada nanopartícula não contacte uma nanopartícula vizinha. Em modalidades particulares, as nanopartículas absorventes de NIR podem ser organizadas em um único plano ou planos discretos, de modo a formar pelo menos uma camada de nanopartículas absorventes de NIR, opcionalmente dentro de uma matriz inorgânica.

[0027] O diâmetro médio das nanopartículas absorventes de NIR pode ser de 100, 120 ou 150 nm a 300, 280 ou 250 nm. O diâmetro das nanopartículas absorventes de NIR pode ser medido com um microscópio eletrônico de transmissão.

[0028] Em uma modalidade, o revestimento absorvente de NIR é feito de uma matriz inorgânica contendo nanopartículas absorventes de NIR. Em uma modalidade, a matriz inorgânica pode ser baseada em materiais de óxido, nitreto ou oxinitreto, como óxido de silício, nitreto de silício, oxinitreto de silício, nitreto de zircônio e silício, óxido de titânio, óxido de alumínio, óxido de zinco, óxido de nióbio, óxido de bismuto, óxido de chumbo, óxido de zinco dopado com alumínio, óxido de zinco dopado com gálio, óxido de zinco e estanho, óxido de zinco e magnésio, óxido de magnésio ou óxido de molibdênio ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade particular, a matriz inorgânica é baseada em óxido de silício, nitreto de silício, oxinitreto de silício, óxido de titânio, óxido de zinco ou óxido de nióbio. Em outra modalidade particular, a matriz inorgânica é baseada em um material poroso de oxigênio, como óxido de zinco e estanho, óxido de zinco ou óxido de titânio. O revestimento NIR da presente invenção pode não compreender um aglutinante orgânico.

[0029] No presente pedido, por "uma matriz inorgânica contendo nanopartículas absorventes de NIR", significa que as nanopartículas estão confinadas dentro da matriz inorgânica ou pelo menos cobertas pela matriz inorgânica. A matriz inorgânica pode ser formada por uma única camada ou várias camadas feitas do mesmo material ou de diferentes materiais. Em particular, as nanopartículas absorventes de NIR podem ser ensanduichadas entre duas camadas formando a matriz inorgânica. Por conseguinte, o revestimento absorvente de NIR pode compreender pelo menos uma das seguintes estruturas absorventes de NIR:

[1] uma camada de nanopartículas absorventes de NIR e uma camada superior inorgânica diretamente sobre a referida camada de nanopartículas absorventes de NIR, como ilustrado, por exemplo, na figura 1;

[2] uma subcamada inorgânica, uma camada de nanopartículas absorventes de NIR diretamente sobre a referida subcamada inorgânica, e uma camada superior diretamente sobre a referida camada de nanopartículas absorventes de NIR, como ilustrado por exemplo na figura 2;

[3] nanopartículas absorventes de NIR dispersas dentro de uma camada de encapsulamento inorgânica, como ilustrado, por exemplo, na figura 3; e

[4] uma camada de nanopartículas absorventes de NIR, como ilustrado, por exemplo, na figura 4).

[0030] As sobrecamadas, as subcamadas e a camada de encapsulamento das estruturas [1], [2] e [3] podem ser baseadas em materiais de óxido, nitreto ou oxinitreto, conforme descrito acima para a matriz inorgânica.

[0031] A quantidade de nanopartículas absorventes de NIR nas estruturas [1], [2],

[3] e [4] pode ser expressa por sua densidade superficial. Para ser independente do grau de oxidação do material, a densidade superficial das nanopartículas absorventes de NIR é expressa pela densidade superficial dos átomos metálicos envolvidos nas nanopartículas absorventes de NIR. A densidade superficial das nanopartículas absorventes de NIR pode ser determinada por microanálise usando uma microssonda eletrônica (EMP), opcionalmente acoplada à espectrometria de massa de íons secundários (SIMS). Uma "espessura teórica equivalente de camada" correspondente à espessura teórica de uma camada contínua feita de uma densidade superficial equivalente que pode ser deduzida dividindo-se a densidade superficial medida com a densidade do material das nanopartículas absorventes de NIR. O uso da espessura teórica equivalente de camada no lugar da densidade superficial pode ser particularmente adaptado para caracterizar estruturas [1], [2] e [4] em que as nanopartículas absorventes de NIR formam uma camada. A espessura teórica equivalente de camada também pode ser determinada a partir dos parâmetros do processo, como será explicado posteriormente. A espessura teórica equivalente de camada correspondente à quantidade de nanopartículas absorventes de NIR pode ser de 5 a 70 nm, ou mesmo de 10 a 30 nm.

[0032] Com referência às figuras 1 a 4, o substrato funcionalizado compreende um substrato 10 e um revestimento absorvente de NIR 20 no referido substrato 10. Na figura 1, o revestimento absorvente de NIR 20 é feito de uma estrutura [1] compreendendo nanopartículas absorventes de NIR 21, formando uma camada e uma sobrecamada 22 diretamente sobre a camada de nanopartículas absorventes de NIR. A camada de nanopartículas absorventes de NIR pode ter uma espessura teórica equivalente de camada de até 70 nm, tal ou até 50 nm, por exemplo, de 10 a 30 nm. A camada superior pode ter uma espessura de 1 a 200 nm, por exemplo, de 2 a 100 nm, mesmo de 10 a 50 nm. A estrutura [1] pode ter uma espessura física de 1 a 200 nm, por exemplo, de 2 a 100 nm, mesmo de 10 a 50 nm. A figura 2 mostra um revestimento absorvente de NIR 20 feito de uma estrutura [2] compreendendo uma subcamada 23, nanopartículas absorventes de NIR 21 formando uma camada diretamente sobre a subcamada 23 e uma sobrecamada 22 diretamente sobre a camada de nanopartículas absorventes de NIR. Na estrutura [2], a subcamada 23 e a sobrecamada 22 podem ser baseadas no mesmo material ou em diferentes materiais. A camada de nanopartículas absorventes de NIR pode ter uma espessura teórica equivalente de camada de até 70 nm, ou até 50 nm, por exemplo, de 10 a 30 nm. A camada superior pode ter uma espessura de 1 a 200 nm, por exemplo, de 2 a 100 nm, mesmo de 10 a 50 nm. A subcamada pode ter uma espessura de 1 a 200 nm, por exemplo, de 2 a 100 nm, mesmo de 10 a 50 nm. A estrutura [2] pode ter uma espessura física de 2 a 500 nm, por exemplo, de 5 a 200 nm, mesmo de 10 a 100 nm ou de 15 a 50 nm. Na figura 3, o revestimento absorvente de NIR 20 é feito de uma estrutura [3] compreendendo nanopartículas absorventes de NIR 21 dispersas dentro de uma camada de encapsulamento 24. A camada de encapsulamento, bem como a estrutura [3], pode ter uma espessura de 2 a 200 nm, por exemplo de 5 a 100 nm, mesmo de 10 a 50 nm. A figura 4 mostra um revestimento absorvente de NIR 20 feito de uma estrutura [4] compreendendo nanopartículas absorventes de NIR 21, formando uma camada de nanopartículas de NIR. A camada de nanopartículas absorventes de NIR pode ter uma espessura teórica equivalente de camada de até 70 nm, ou até 50 nm, por exemplo, de 10 a 30 nm. Em certas modalidades, ilustradas, por exemplo, nas figuras 6 e 7, a oxidação dos agregados atômicos (cluster) metálicos pode ser realizada até que sejam obtidas nanopartículas absorventes de NIR 21 tendo uma estrutura de núcleo-invólucro com um núcleo metálico 25 e um invólucro de TCO

26. Essas estruturas de núcleo-invólucro podem ser particularmente adequadas para uso na estrutura [4]. Em uma modalidade, as nanopartículas absorventes de NIR 21 podem ser afastadas umas das outras (figura 6). Em outra modalidade, as nanopartículas absorventes de NIR 21 podem entrar em contato umas com as outras (figura 7).

[0033] Em certas modalidades, o revestimento absorvente de NIR pode compreender uma pluralidade de estruturas, como pelo menos 2, pelo menos 3 ou pelo menos 4 estruturas e até 5, até 7 e até 10 estruturas, cada uma sendo selecionada independentemente a partir de estruturas [1], [2], [3] e [4]. A pluralidade de estruturas pode compreender todas as combinações de estruturas [1], [2], [3] e [4], como combinações de pelo menos uma estrutura [1], pelo menos uma estrutura [2], pelo menos uma estrutura [3] e pelo menos uma estrutura [4], combinações de pelo menos uma estrutura [1] e pelo menos uma estrutura [2], combinações de pelo menos uma estrutura [1] e pelo menos uma estrutura [3], combinações de pelo menos uma estrutura [1] e pelo menos uma estrutura [4], combinações de pelo menos uma estrutura [2] e pelo menos uma estrutura [3], combinações de pelo menos uma estrutura [2] e pelo menos uma estrutura [4], combinações de pelo menos uma estrutura [3] e pelo menos uma estrutura [4] ou combinações de apenas estruturas do mesmo tipo.

Em uma modalidade, a pluralidade de estruturas pode incluir apenas uma estrutura [4], opcionalmente em combinação com pelo menos uma das estrutura [1], estrutura [2] e estrutura [3], em que a estrutura [4] é a parte superior do revestimento absorvente de NIR.

Em uma modalidade particular, o revestimento absorvente de NIR pode compreender uma pluralidade de estruturas [1]. Por conseguinte, o revestimento absorvente de NIR pode compreender uma primeira camada de nanopartículas absorventes de NIR, uma primeira camada inorgânica diretamente sobre a referida primeira camada de nanopartículas absorventes de NIR, uma segunda camada de nanopartículas absorventes de NIR diretamente sobre a referida primeira camada inorgânica e uma segunda camada inorgânica diretamente sobre a referida segunda camada de nanopartículas absorventes de NIR.

A primeira e a segunda camadas de nanopartículas absorventes de NIR, respectivamente a primeira e a segunda sobrecamadas, podem ser baseadas no mesmo material ou em diferentes materiais.

Por exemplo, a figura 5 mostra um substrato funcionalizado compreendendo um revestimento absorvente de NIR 20 feito de 3 estruturas [1] e, portanto, compreendendo nanopartículas absorventes de NIR 21a, formando uma primeira camada de nanopartículas absorventes de NIR no substrato 10, uma primeira sobrecamada 22a diretamente sobre a primeira camada de nanopartículas absorventes de NIR, nanopartículas absorventes de NIR 21b formando uma segunda camada de nanopartículas absorventes de NIR diretamente sobre a primeira sobrecamada 22a, uma segunda sobrecamada 22b diretamente sobre a segunda camada de nanopartículas absorventes de NIR, nanopartículas absorventes de NIR 21c formando uma terceira camada de nanopartículas absorventes de NIR diretamente sobre a segunda sobrecamada 22b e uma terceira sobrecamada 22c diretamente sobre a terceira camada de nanopartículas absorventes de NIR.

Em outra modalidade específica, o revestimento absorvente de NIR pode compreender uma pluralidade de estruturas [2]. Ainda em outra modalidade específica, o revestimento absorvente de NIR pode compreender uma pluralidade de estruturas [3]. Quando o revestimento absorvente de NIR compreende várias estruturas do mesmo tipo, as referidas estruturas podem ser baseadas no mesmo material ou em diferentes materiais. Em uma modalidade simples, todas as estruturas do mesmo tipo podem ser baseadas nos mesmos materiais. Em outras modalidades, as estruturas do mesmo tipo podem ser baseadas em diferentes materiais. Por exemplo, o material inorgânico que forma a subcamada, a camada superior ou a camada de encapsulamento pode ser semelhante, enquanto os materiais que formam as nanopartículas absorventes de NIR podem ser diferentes entre si ou vice-versa.

[0034] A espessura física do revestimento absorvente de NIR depende, é claro, do número de estruturas [1], [2], [3] e [4] envolvidas nesse revestimento. Por exemplo, o revestimento absorvente de NIR pode ter uma espessura física de 2, 5 ou 10 nm a até 0,5 ou 1 µm ou até vários mícrons, como 2 ou 5 µm.

[0035] O substrato pode ser orgânico ou inorgânico. O substrato pode incluir vidro, vitrocerâmico ou material polimérico orgânico. Em uma modalidade, o substrato pode ser transparente, ou seja, ter uma transmissão de luz visível (VLT) medida de acordo com a norma ISO 9050:2003 de mais de 80%, preferencialmente mais de 90%, mais preferencialmente mais de 95%, ou colorida, por exemplo azul, cinza, verde ou bronze. O vidro pode ser um vidro de borossilicato ou aluminossilicato. O material polimérico orgânico pode ser policarbonato (PC), polimetilmetacrilato (PMMA), tereftalato de polietileno (PET), naftalato de polietileno (PEN), poliuretano (PU), polivinil butiral (PVB), etileno acetato de vinila (EVA), polímeros fluorados como etileno tetrafluoroetileno (ETFE) ou resina de celulose. Dependendo de sua natureza, o substrato pode ter uma espessura de 5 µm a 20 mm. Um substrato de vidro ou vitrocerâmico pode ter uma espessura de 0,5 a 20 mm, como de 4 a 6 mm. Em uma modalidade, o substrato pode incluir, consistir em, ou consistir essencialmente em um substrato de polímero flexível feito por exemplo de PET, PEN, PU, PVB, EVA, ETFE ou resina de celulose, e tendo uma espessura de 5 a 200 µm, como de 10 a 100 µm.

[0036] Em certas modalidades, um processo para produzir um substrato funcionalizado pode incluir: - fornecer um substrato; e

- depositar nanopartículas absorventes de NIR no referido substrato, em que a etapa de depositar nanopartículas absorventes de NIR compreende oxidação controlada de agregados atômicos (cluster) metálicos.

[0037] Em outras modalidades, o processo para produzir o substrato funcionalizado pode incluir: - depositar uma matriz inorgânica no referido substrato.

[0038] Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um processo para a produção de um substrato funcionalizado compreendendo: - fornecer um substrato; e - depositar pelo menos uma estrutura selecionada de estrutura [1], estrutura [2], estrutura [3] e estrutura [4] no referido substrato; em que: depositar a estrutura [1] compreende: - depositar uma camada de nanopartículas absorventes de NIR no referido substrato; e - depositar uma camada superior inorgânica diretamente sobre a referida camada de nanopartículas absorventes de NIR; depositar a estrutura [2] compreende: - depositar uma subcamada inorgânica no referido substrato; - depositar uma camada de nanopartículas absorventes de NIR diretamente sobre a referida subcamada inorgânica; e - depositar uma camada superior inorgânica diretamente na referida camada de nanopartículas absorventes de NIR; depositar a estrutura [3] compreende: - depositar simultaneamente nanopartículas absorventes de NIR e uma camada de encapsulamento inorgânica sobre o referido substrato; depositar a estrutura [4] compreende: - depositar uma camada de nanopartículas absorventes de NIR no referido substrato.

[0039] O substrato, as nanopartículas absorventes de NIR, a matriz inorgânica, a camada superior inorgânica, a subcamada inorgânica e a camada de encapsulamento inorgânica podem ser como descrito acima para o substrato funcionalizado.

[0040] Em uma modalidade, as nanopartículas absorventes de NIR e a matriz inorgânica são depositadas por pulverização por magnetron ou pulverização reativa por magnetron. A pulverização por magnetron é um método de deposição comumente usado para depositar camadas finas em um substrato. A pulverização por magnetron refere-se à pulverização catódica assistida por campo magnético. Na pulverização reativa por magnetron, o material depositado é formado por reação química entre o material alvo (isto é, o catodo) e um gás, geralmente oxigênio, nitrogênio ou mistura dos mesmos. Quando camadas muito finas de materiais são depositadas, pode ocorrer um fenômeno de desidratação da camada fina sólida. Esse fenômeno é comum para camadas finas de prata e ouro. Camadas muito finas podem, portanto, não ser camadas contínuas. Em particular, a pulverização de baixa quantidade de material pode resultar na deposição de agregados atômicos (cluster) discretos em vez de camada contínua. De acordo com certas modalidades, o "limiar de percolação" é definido como o limite da quantidade de material pulverizado sob o qual agregados atômicos discretos podem ser obtidos. A quantidade de material pulverizado pode ser deduzida dos parâmetros do processo. Embora uma camada contínua não possa ser obtida, uma "espessura teórica equivalente da camada" correspondente à espessura teórica de uma camada contínua obtida com uma dada quantidade de material pulverizado pode ser definida. A espessura teórica equivalente da camada depende da potência aplicada ao alvo e da velocidade de movimento do substrato. Obviamente, quando a camada é uma camada contínua, a espessura teórica equivalente da camada é igual à espessura real da camada. A espessura teórica equivalente da camada pode ser determinada considerando a velocidade de movimento do substrato durante a deposição das nanopartículas NIR e a quantidade de material pulverizado por unidade de tempo. Por exemplo, se para determinadas condições de pulverização for obtida uma camada contínua com uma espessura de 10 nm, a espessura teórica equivalente da camada de uma camada descontínua ou de agregados atômicos discretos obtidos quando a velocidade de movimento do substrato for aumentada por um fator de 2, todos outros parâmetros sendo iguais, seria 5 nm.

[0041] O limiar de percolação depende do material a ser pulverizado. O limiar de percolação pode ser determinado para um determinado material por testes. Por exemplo, o limiar de percolação para uma liga InSn com uma razão de peso variando de 95:5 a 80:20 corresponde a uma espessura teórica equivalente da camada maior que 150 nm. Para uma liga SnSb com uma razão de peso variando de 95:5 a 60:40, o limiar de percolação corresponde a uma espessura teórica equivalente da camada em torno de 8 nm.

[0042] As nanopartículas absorventes de NIR, que são baseadas em metais ou ligas pelo menos parcialmente oxidados, são obtidas depositando agregados atômicos metálicos por pulverização de magnetron usando alvos metálicos e oxidando os agregados atômicos metálicos. Em uma modalidade, os agregados atômicos metálicos podem ser depositados por co-pulverização usando uma combinação de alvos metálicos e/ou de óxido, um alvo metálico fornecendo o material para os agregados atômicos metálicos e outro alvo fornecendo o material para a camada de encapsulamento, de modo que o agregado atômico metálico e a camada de encapsulamento são depositados simultaneamente. Esta modalidade é particularmente adaptada à deposição da estrutura [3]. Mais particularmente, pode ser usada uma combinação de um alvo metálico para depositar os agregados atômicos metálicos e um alvo para depositar uma camada de encapsulamento poroso de oxigênio, como uma camada de óxido de zinco e estanho. Os materiais para os agregados atômicos metálicos e para a camada de encapsulamento podem ser imiscíveis, de modo a obter uma segregação de fase das nanopartículas absorventes de NIR dentro da camada de encapsulamento.

[0043] A deposição das nanopartículas absorventes de NIR inclui: - depositar agregados atômicos metálicos; e - oxidar os referidos agregados atômicos metálicos de modo a obter nanopartículas absorventes de NIR.

[0044] Aqui, a expressão " agregados atômicos metálicos" também pode incluir agregados atômicos metálicos parcialmente oxidados.

[0045] O grau de oxidação desejado para as nanopartículas absorventes de NIR é obtido através de uma oxidação controlada dos agregados atômicos metálicos. Essa oxidação controlada pode ser obtida in situ na câmara de deposição ou em um tratamento de pós-recozimento.

[0046] Em uma primeira modalidade, a oxidação controlada dos agregados atômicos metálicos é obtida in situ na câmara de deposição, a partir da realização de um tratamento térmico sob quantidade controlada de oxigênio após a deposição dos agregados atômicos metálicos. Esta modalidade é particularmente adaptada à deposição das estruturas [1], [2] ou [4]. A quantidade de oxigênio permitida a entrar na câmara de deposição, inicialmente sob vácuo, é controlada dependendo do grau de oxidação desejado dos agregados atômicos metálicos. A pressão na câmara de deposição devido à introdução de oxigênio é tipicamente de 0,5 a 5 Pa (5 a 50 µbar). A temperatura do tratamento térmico é de 250 a 700 °C, preferencialmente de 300 a 650 °C. A temperatura é adaptada ao tamanho do agregado atômico metálico, que normalmente tem um diâmetro médio de 100 a 300 nm. Quanto maiores as partículas, maior a temperatura. Temperaturas abaixo de 350 °C não permitem oxidação suficiente dos agregados atômicos metálicos, resultando em alta absorção de luz residual do revestimento e baixa absorção de NIR. Temperaturas acima de 700 °C impedem a oxidação controlada dos agregados atômicos metálicos, resultando em baixas propriedades de absorção de NIR. A duração do tratamento térmico é tipicamente de 2 a 120 min, preferencialmente de 10 a 60 min.

[0047] Em uma segunda modalidade, a oxidação controlada dos agregados atômicos metálicos é obtida em um tratamento de pós-recozimento, depositando uma camada inorgânica porosa de oxigênio, como óxido de zinco e estanho, nos agregados atômicos metálicos e realizando um tratamento de pós-recozimento sob atmosfera contendo oxigênio. Esta modalidade é particularmente adaptada à deposição das estruturas [1], [2] e [3]. Nesta modalidade, a quantidade de oxigênio na atmosfera de recozimento não é crítica, uma vez que a oxidação dos agregados atômicos metálicos é limitada pela presença da camada porosa de oxigênio. No entanto, a atmosfera de recozimento deve ser uma atmosfera contendo oxigênio,

tipicamente ar. A duração do tratamento de pós-recozimento é tipicamente de 1 a 600 minutos, preferencialmente de 2 a 300 minutos, mais preferencialmente de 5 a 120 minutos. A temperatura do tratamento de pós-recozimento é de 300 a 800 °C, preferencialmente de 350 a 700 °C. A temperatura é adaptada ao tamanho do agregado atômico metálico, que normalmente tem um diâmetro médio de 100 a 300 nm. Quanto maiores as partículas, maior a temperatura. Temperaturas abaixo de 250 °C não permitem oxidação suficiente dos agregados atômicos metálicos, resultando em alta absorção de luz residual do revestimento e baixa absorção de NIR. Temperaturas acima de 800 °C impedem a oxidação controlada dos agregados atômicos metálicos, resultando em baixas propriedades de absorção de NIR.

[0048] Em alternativas particulares das primeira e segunda modalidades acima, o tratamento térmico ou o tratamento de pós-recozimento pode ser realizado com tratamento térmico rápido, em particular tratamento térmico rápido usando pelo menos uma radiação laser. Os tratamentos térmicos rápidos têm vantajosamente um coeficiente de transferência de calor muito alto, geralmente superior a 400 W/(m².K), que permite que a temperatura desejada seja alcançada de forma extremamente rápida (em geral em um tempo de 1 segundo ou menos) e, consequentemente, permite que a duração do tratamento seja limitada. O calor gerado não tem tempo para se difundir no substrato.

[0049] Por conseguinte, a deposição da estrutura [1] pode incluir: - depositar uma camada de agregado atômico metálico no substrato; - oxidação controlada da camada de agregado atômico metálico na câmara de deposição, resultando em nanopartículas absorventes de NIR; e - depositar uma camada superior inorgânica diretamente nas referidas nanopartículas absorventes de NIR.

[0050] Alternativamente, a deposição da estrutura [1] pode incluir: - depositar uma camada de agregado atômico metálico no substrato; - depositar uma camada superior inorgânica porosa de oxigênio diretamente sobre a referida camada de agregado atômico metálico; e - oxidação controlada da camada de agregados atômicos metálico em uma etapa pós-recozimento, resultando em nanopartículas absorventes de NIR.

[0051] Da mesma forma, a deposição da estrutura [2] pode incluir: - depositar uma subcamada inorgânica no substrato; - depositar uma camada de agregados atômicos metálicos diretamente sobre a referida subcamada; - oxidação controlada da camada de agregados atômicos metálicos na câmara de deposição, resultando em nanopartículas absorventes de NIR; e - depositar uma camada superior inorgânica diretamente sobre as referidas nanopartículas absorventes de NIR; ou alternativamente: - depositar uma subcamada inorgânica no substrato; - depositar uma camada de agregados atômicos metálicos diretamente sobre a referida subcamada; - depositar uma camada superior inorgânica porosa de oxigênio diretamente sobre a referida camada de agregado atômico metálico; e - oxidação controlada da camada de agregado atômico metálico em uma etapa pós-recozimento, resultando em nanopartículas absorventes de NIR.

[0052] A deposição da estrutura [3] pode incluir: - co-depositar agregados atômicos metálicos e uma camada porosa de oxigênio no substrato; e - oxidação controlada da camada de agregado atômico metálico em uma etapa pós-recozimento, resultando em nanopartículas absorventes de NIR.

[0053] A deposição da estrutura [4] pode incluir: - depositar uma camada de agregado atômico metálico no substrato; e - oxidação controlada da camada de agregado atômico metálico na câmara de deposição, resultando em nanopartículas absorventes de NIR.

[0054] Em outro aspecto, a presente invenção refere-se a um vidro compreendendo o substrato funcionalizado descrito acima. Nesse caso, o substrato é um substrato de vidro. O vidro pode ser um vidro único ou múltiplo (em particular duplo ou triplo), isto é, pode compreender uma pluralidade de folhas de vidro alojadas em uma moldura e separadas por um espaço cheio de gás. O vidro também pode ser laminado e/ou temperado e/ou enrijecido e/ou curvo.

[0055] O vidro pode incluir (no mesmo lado ou no lado oposto do revestimento absorvente de NIR, ou mesmo em um lado de outra folha de vidro de um vidro múltiplo) outro revestimento funcional. O referido outro revestimento funcional pode ter uma função térmica, especialmente funções de controle solar ou E-baixo, por exemplo, revestimento compreendendo camadas funcionais de nitreto metálico ou metal, como camada(s) de prata, camada(s) de nióbio ou camada(s) de nitreto de nióbio. Exemplo 1

[0056] Foi preparado um substrato funcionalizado com um revestimento absorvente de NIR formado por uma matriz de SiO2 contendo nanopartículas à base de ITO. Uma camada de agregado atômico metálico InSn, correspondente a uma espessura teórica equivalente de 20 nm, foi primeiramente depositada por pulverização de magnetron sobre um substrato de vidro. O substrato revestido com a camada de agregado atômico (cluster) metálico InSn foi submetido a uma oxidação controlada na câmara de deposição, que compreende o recozimento a 400 °C em ambiente de nitrogênio por 30 minutos, seguido de um recozimento a 400 °C em ambiente com redução de oxigênio por 10 minutos, assim resultando em uma camada de nanopartículas de ITO. Após a etapa de oxidação controlada, uma camada de SiO2 de 40 nm de espessura foi depositada por pulverização de magnetron sobre a camada de nanopartículas de ITO.

[0057] A tabela 1 mostra as condições operacionais para a deposição por pulverização por magnetron neste tipo de camada. Tabela 1 Camada Alvo Pressão de operação Gás Agregados InSn (90:10 % em 0,8 Pa (8 µBar) Ar (150 sccm) atômicos de peso)

InSn SiO2 Si:Al 0,3 Pa (3 µbar) Ar (20sccm)/O2 (10 sccm)

[0058] A absorção de energia, também chamada de absorbância solar direta, do substrato funcionalizado assim obtido, medido de acordo com a ISO 9050:2003, atingiu 10%. O espectro de absorção do substrato revestido é mostrado na figura 8. A transmitância de luz (TL) e a transmitância de energia (TE), medidas de acordo com a EN 410:1998, são respectivamente 90% e 83%, correspondendo a uma razão TL/TE de 1,1. Exemplo 2

[0059] Foi preparado um substrato funcionalizado com um revestimento absorvente de NIR formado por uma matriz SnZnOx contendo nanopartículas à base de ITO. Uma camada de agregado atômico metálico InSn, correspondente a uma espessura teórica equivalente de 20 nm, foi primeiramente depositada por pulverização de magnetron em um substrato de vidro. Uma camada de SnZnO com 10 nm de espessura foi então depositada por pulverização de magnetron nos agregados atômicos (cluster) InSn. O substrato revestido foi submetido a um pós- recozimento sob ar ambiente a 400 °C por 30 minutos.

[0060] A tabela 2 mostra as condições operacionais para a deposição por pulverização por magnetron para cada tipo de camada. Tabela 2 Camada Alvo Pressão de operação Gás Agregados InSn (90:10 % em 0,8 Pa (8 µBar) Ar (150 sccm) atômicos de peso) InSn SnZnOx SnZn 0,35 Pa (3,5 µbar) Ar (60 sccm)/O2 (6 sccm)

[0061] A absorção de energia, também chamada de absorbância solar direta, do substrato funcionalizado assim obtido, medido de acordo com a ISO 9050:2003, atingiu 8%. A transmitância de luz (TL) e a transmitância de energia (TE), medidas de acordo com a EN 410:1998, são respectivamente 89% e 84%, correspondendo a uma razão TL/TE de 1,06.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Substrato funcionalizado caracterizado pelo fato de que compreende um substrato (10) e um revestimento absorvente de infravermelho próximo (20) tendo uma razão entre a transmitância de luz e a transmitância de energia de pelo menos 1,05 no referido substrato (10), em que o referido revestimento absorvente de infravermelho próximo (20) compreende nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) compreendendo índio, estanho, zinco, antimônio, alumínio, tungstênio ou misturas dos mesmos; e o referido revestimento absorvente de infravermelho próximo (20) compreende pelo menos uma das seguintes estruturas absorventes de infravermelho próximo:

[1] nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) formando uma camada de nanopartículas absorventes de infravermelho próximo e uma sobrecamada inorgânica (22) diretamente sobre a referida camada de nanopartículas absorventes de infravermelho próximo;

[2] uma subcamada inorgânica (23), nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) formando uma camada de nanopartículas absorventes de infravermelho próximo diretamente sobre a referida subcamada inorgânica (23), e uma sobrecamada (22) diretamente sobre a referida camada de nanopartículas absorvente de infravermelho próximo;

[3] nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) dispersas dentro de uma camada de encapsulamento inorgânica (24); e

[4] nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) formando uma camada de nanopartículas absorventes de infravermelho próximo.

2. Substrato funcionalizado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) compreendem um óxido condutor transparente selecionado do grupo que consiste em óxido de índio e estanho, óxido de índio e zinco, óxido de antimônio e estanho, óxido de zinco e estanho, óxido de estanho dopado com flúor, óxido de zinco dopado com alumínio, óxido de zinco dopado com gálio, e óxido de tungstênio opcionalmente dopado.

3. Substrato funcionalizado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) têm uma estrutura de núcleo-invólucro com um núcleo metálico (25) e um invólucro pelo menos parcialmente oxidado (26).

4. Substrato funcionalizado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o óxido condutor transparente é óxido de índio e estanho.

5. Substrato funcionalizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) têm um diâmetro de 100 a 300 nm.

6. Substrato funcionalizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) estão afastadas uma da outra.

7. Substrato funcionalizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as sobrecamadas (22), a subcamada (23) e a camada de encapsulamento (24) das estruturas [1], [2] e [3] são baseadas em materiais de óxido, nitreto ou oxinitreto.

8. Substrato funcionalizado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as sobrecamadas (22), a subcamada (23) e a camada de encapsulamento (24) das estruturas [1], [2] e [3] são baseadas em um material poroso de oxigênio.

9. Substrato funcionalizado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as sobrecamadas (22), a subcamada (23) e a camada de encapsulamento (24) das estruturas [1], [2] e [3] são baseadas em óxido de zinco e estanho.

10. Substrato funcionalizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que as nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) têm uma espessura de camada teórica equivalente de 5 nm a 70 nm.

11. Substrato funcionalizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o revestimento de infravermelho próximo (20) possui uma absorção de luz inferior a 10%.

12. Processo para fabricar um substrato funcionalizado, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende: - fornecer um substrato (10); e - depositar nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) por pulverização por magnetron no referido substrato; em que a etapa de depositar nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) compreende oxidação controlada de agregados atômicos metálicos.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que depositar nanopartículas absorventes de infravermelho próximo compreende (21): - depositar uma camada de agregado atômico metálico; e - oxidação controlada da camada de agregado atômico metálico na câmara de deposição, resultando em nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21).

14. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que depositar nanopartículas absorventes de infravermelho próximo (21) compreende: - depositar agregados atômicos metálicos; e - depositar uma sobrecamada inorgânica porosa de oxigênio (22) diretamente sobre ou simultaneamente com os referidos agregados atômicos metálicos; e - oxidação controlada dos agregados atômicos metálicos em uma etapa pós-recozimento, resultando em nanopartículas absorventes de infravermelho próximo.

15. Vidro caracterizado pelo fato de que compreende o substrato funcionalizado, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que o substrato (10) é um substrato de vidro.