CN103737999A - 一种具有红外反射功能的镀膜玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，包括：玻璃基片和镀膜，以所述玻璃基片为基板，所述镀膜由内向外的膜层结构为：第一电介质组合层膜，第二电介质组合层膜，第三层膜，第四层电介质组合膜，第五层膜，第六层膜。这种镀膜玻璃的加工方法是：提供玻璃基片；在该玻璃基片上沉积第一层电介质组合层膜；在第一层上沉积第二层电介质组合层膜；在第二层上沉积第三层透明氧化物导电层膜；在第三层上沉积第四层电介质组合层膜；在第四层上沉积第五层膜；在第五层上沉积第六层膜。本发明一种镀膜玻璃膜层，该膜层具有良好的红外反射功能外，还具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、可钢化且可暴露在大气环境下。
Description
技术领域
本发明涉及一种镀膜玻璃，更具体的涉及具有红外反射功能的镀膜玻璃及其制备方法。
背景技术
玻璃是主要用于门窗、幕墙和汽车挡风的一种透明、隔热保温的主要材料，它是建筑物或汽车中最薄、最易传热的部分，所以中空玻璃目前被广泛采用，它是在玻璃与玻璃之间留有一定的空腔；因此，具有良好的保温、隔热、隔声等性能。但是这种中空玻璃热工性能不强，受到强烈震动或者冲击容易破碎，也不具有净化室内空气功能。目前热工性能最好的low-e中空玻璃产品，其传热系数U值为1.6W/m2.K左右，遮阳系数Sc为0.3上下；在常规中空玻璃结构情况下，其热传导系数U值及遮阳系数Sc都很难再进一步降低。为了进一步降低产品的U值，通常的做法是通过改变中空厚度及在中空结构中充入惰性气体或增加基片厚度等方式来降低其热传导系数，但这无疑会增加产品的成本，提高成品价格，且对产品性能提高有限，不符合主流市场需求，很难实现规模化生产。另外一种提高产品热工性能的做法是在中空玻璃二号面镀low-e膜层，在3#面镀制热反射膜，但此种方法仅对遮阳系数Sc有所贡献，对传热系数U值没有任何降低，且只适合于南方夏季时间较长的地区使用。而在中空玻璃二号面和三号面都镀制low-e膜，相对于只在二号面镀膜的产品，仅对遮阳系数Sc和传热系数U稍有贡献（都只提高0.01～0.03），对产品整体性能几乎没有影响，根本不具备现实生产意义。通常情况下，中空玻璃包括四个面，由室外面至室内面依次包括一号面、二号面、三号面和四号面。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的技术缺陷，本发明旨在提供一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，为实现以上技术目标，本发明采用以下技术方案：
一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，包括：玻璃基片和镀膜，以所述玻璃基片为基板，所述镀膜由内向外的膜层结构为：
第一电介质组合层膜，所述第一电介质组合层膜为折射率n在2.0～2.7之间的电介质材料；
第二电介质组合层膜，所述第二电介质组合层膜为折射率n在1.4～1.8之间的电介质材料；
第三层膜，所述第三层膜为折射率n在2.0～2.5透明氧化物导电膜层；
第四电介质组合层膜，所述第四电介质组合层膜折射率n在1.4～1.8之间的电介质材料；
第五层膜；
第六层膜，所述第六膜层为阻挡保护层。
进一步，所述的第一电介质组合层膜为SiNx、TiOx或ZrOx中的一种或几种组合。
进一步，所述的第二电介质组合层膜为SiOx、SiOxNy或ZrSiOx中的一种或几种组合。
进一步，所述第三膜层为ITO、TNO或AZO中的一种或几种组合。
进一步，所述的第四电介质组合层膜为SiOx、SiOxNy、ZrSiOx或ZrSiNx中的一种或几种组合。
进一步，所述的第五膜层为SiNx或TiOx。
进一步，所述的第六膜层为SiC、ZrOx或SiNx。
进一步，该第一电介质组合层膜厚度为15-35nm，第二电介质组合层膜厚度为10-40nm，第三层膜厚度为80-500nm，第四电介质组合层膜厚度为15-45nm，第五层膜厚度为10-35nm，；第六层膜厚度为5-30nm。
本发明还公开了具有红外反射功能的镀膜玻璃的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：提供玻璃基片；
步骤2：在该玻璃基片上沉积第一层电介质组合层膜——SiNx、TiOx或ZrOx一种或组合；
步骤3：在第一层上沉积第二层电介质组合层膜——SiOx、SiOxNy或ZrSiOx中的一种或几种；
步骤4：在第二层上沉积第三层透明氧化物导电层膜——如ITO、TNO或AZO中的一种或组合；
步骤5：在第三层上沉积第四层电介质组合层膜——SiOx、SiOxNy、ZrSiOx或ZrSiNx；
步骤6：在第四层上沉积第五层膜——SiNx或TiOx；
步骤7：在第五层上沉积第六层膜——SiC、ZrOx或SiNx。
进一步，其中，第一层电介质组合层膜中的SiNx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2，TiOx同样用中频电源旋转阴极溅射沉积，工作气体为Ar气，ZrOx用直流或中频电源反应溅射沉积，工作气体Ar，反应气体O2，该层的沉积后的范围是15-35nm，优选20～30nm；
其中，第二层电介质组合层膜中的SiOx、SiOxNy、ZrSiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中SiOx、ZrSiOx工作气体是Ar,反应气体是O2，用SiAl靶及ZrSiAl靶溅射；SiOxNy工作气体为Ar，反应气体为O2和N2，靶材使用SiAl靶；该组合层的沉积厚度范围是10-40nm，优选15-25nm。
其中，第三膜层透明氧化物导电膜中的ITO、TNO、AZO中的一种或组合的加工方法为ITO、TNO为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar溅射，ITO、TNO为直流电源溅射，工作气体为纯Ar溅射，沉积厚度范围是80-500nm，优选100-350nm；
其中，第四电介质组合层膜中的SiOx、SiOxNy、ZrSiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中SiOx、ZrSiOx工作气体是Ar,反应气体是O2，用SiAl靶及ZrSiAl靶溅射，SiOxNy工作气体为Ar，反应气体为O2和N2，靶材使用SiAl靶，该组合层的沉积厚度范围是15-45nm，优选20-30nm；
其中，第五膜层的SiNx或TiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2或O2，SiNx的沉积后的范围是10-35nm，优选20-30nm。
其中，第六膜层的ZrOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是O2，SiC膜层制备方法为平面靶直流溅射，溅射气体为纯Ar，该层的沉积厚度的范围是5-30nm，优选7-20nm。
第三层膜为具有红外反射且具有低辐射性能的透明导电氧化物层，且可以是组合或三明治结构组合，如ITO+AZO+ITO等。为了进一步降低辐射率，提高红外反射，根据所选透明导电氧化物膜层的不同，该组合层可以经过热处理来提高导电性，降低辐射率。
第五层膜主要是选择较高折射率材料，并配合前面的膜层，改善整体膜层的透过率，降低反射，同时起到连接第四和第六层的作用，增加膜层附着力及致密度。
第六层膜，主要是具有高硬度、抗划伤、耐酸碱腐蚀并对整体膜层具有保护性的膜层。
这种镀膜玻璃可以单层用于建筑物，也可以作为中空玻璃，室内层玻璃的面向室内面，也就是四号面。通常中空玻璃包括四个面，分别为一号面，二号面，三号面，四号面，一号面是室外层玻璃的挨着空气的一面，二号面是室外层玻璃的挨着中空腔体的一面，三号面是室内层玻璃挨着中空腔体的一面，四号面是室内层玻璃挨着室内的一面。玻璃中空腔体可以抽真空或充10%～95%的Ar气、He气等惰性气体。腔体厚度范围为6～24mm。二号面镀制low-e膜层，该二号面low-e膜层辐射率0.03～0.15，可见光透过率40%～87%，四号面具有红外反射功能的镀膜玻璃的镀膜。
作为中空玻璃四号面的镀膜，配合二号面镀制low-e膜层，将有效降低Sc及U值，优化产品热工性能，能满足和提升现有市场对建筑镀膜玻璃的需求。
SC值是节能指标，也叫遮阳系数。
遮阳系数Sc：在相同条件下，透过玻璃的太阳辐射能与透过3㎜普通透明玻璃的太阳辐射能之比(透过3㎜普通透明玻璃的太阳辐射能为630W/m2)。遮阳系数Sc反映的是太阳直接辐射透过玻璃的传热。不同遮阳系数的玻璃适合于不同气候的地区。
遮阳系数Sc=太阳直接辐射能÷630W/m2
太阳直接辐射能=630W/m2×遮阳系数Sc
遮阳系数Sc直接反映玻璃对阳光的遮蔽效果，它体现的是玻璃的隔热性能。Sc高意味着透过玻璃进入室内的太阳辐射热多，玻璃的隔热性能差。
传热系数：简称为K值或U值（对于玻璃而言，两者仅是简称不同而已）。是建筑节能设计标准对玻璃的重要限定值，指在稳定传热条件下，玻璃两侧空气温差为1度时，单位时间内，通过1平方米玻璃的传热量，以W/m2K或W/m2℃表示。国外的U值以英制位表示为Btu/hr/ft2/F，英制单位U值乘以5.678的转换系数得到公制单位U值。传热系数越低，说明玻璃的保温隔热性能越好。单片普通玻璃的传热系数约为5.8W/m2K。
本发明一种镀膜玻璃膜层，该膜层具有良好的红外反射功能外，还具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、可钢化且可暴露在大气环境下，实现可单片使用且具有红外反射特性的功能玻璃产品，同时可制成中空玻璃结构，将有效降低Sc及U值，优化产品热工性能，能满足和提升现有市场对建筑镀膜玻璃的需求。
本发明的优点是：本发明第一层电介质组为具有高折射率、与玻璃基片结合力极强且在钢化加热过程中能够阻挡Na+扩散的电介质材料，可以阻挡Na+扩散的电介质材料；第二电介质组合层膜为具有较低折射率电介质材料，如SiOx、SiOxNy、ZrSiOx中的一种或几种，折射率范围为1.4～1.8；第三膜层为具有较高折射率的透明氧化物导电膜层，如ITO、TNO、AZO中的一种或几种的组合，其折射率为2.0～2.5.；第四层电介质组合层膜，为具有相对较低折射率的电介质材料，如SiOx、SiOxNy、ZrSiOx或ZrSiNx中的一种或几种的组合，第六膜层为具有极强耐酸碱腐蚀性、耐高温及极高硬度、抗机械划伤的材料或组合层，如SiC、ZrOx、SiNx中的一种。由于采用了高-低-高折射率膜层结构搭配设计，有效提高整体膜层的透过率。该膜层具有良好的红外反射功能外，还具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、可钢化且可暴露在大气环境下。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明应用的示意图
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。
如图所示，本发明的具有红外反射功能的镀膜玻璃的结构为：玻璃基片和镀膜，以所述玻璃基片为基板，所述镀膜由内向外的膜层结构为：第一电介质组合层膜，第二电介质组合层膜，第三层膜，第四层电介质组合膜，第五层膜，第六层膜。
实施例1
本实施例镀膜玻璃的结构为包括：玻璃基片和镀膜，以所述玻璃基片为基板，所述镀膜由内向外的膜层结构为：第一电介质组合层膜为SiNx；第二电介质组合层膜为SiOx；第三层膜为ITO；第四层电介质组合膜为SiOxNy；第五层膜为SiNx；第六层膜为ZrOx。
所述的第一电介质组合层膜是15nm；
所述的第二电介质组合层膜厚度是25nm；
所述的第三层膜厚度是80nm；
所述的第四层电介质组合膜厚度是45nm；
所述的第五层膜厚度是10nm；
所述的第六层膜厚度是30nm；
其中，第一层的SiNx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2，SiNx的沉积后的厚度是15nm；
其中，第二层的SiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是O2，用SiAl靶溅射，SiOx的沉积后的厚度是25nm；
其中，第三层的ITO的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2和O2，ITO的沉积后的厚度是80nm；
其中，第四层的SiOxNy的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2和O2，SiOxNy的沉积后的厚度是40nm；
其中，第五层的SiNx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2，SiNx的沉积后的厚度是10nm；
其中，第六层的ZrOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是O2，ZrOx的沉积后的厚度是30nm。
实施例2
本实施例镀膜玻璃的结构为包括：玻璃基片和镀膜，以所述玻璃基片为基板，所述镀膜由内向外的膜层结构为：第一电介质组合层膜为TiOx；第二电介质组合层膜为SiOxNy；第三层膜为TNO；第四层电介质组合膜为ZrSiOx；第五层膜为TiOX；第六层膜为ZrOx。
所述的第一电介质组合层膜是35nm；
所述的第二电介质组合层膜厚度是40nm；
所述的第三层膜厚度是500nm；
所述的第四层电介质组合膜厚度是15nm；
所述的第五层膜厚度是20nm；
所述的第六层膜厚度是5nm；
其中，第一层的TiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2，TiOx的沉积后的厚度是35nm；
其中，第二层的SiOxNy的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中，作气体为Ar，反应气体为O2和N2，靶材使用SiAl靶，SiOxNy沉积后的厚度为40nm；
其中，第三层的TNO的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2和O2，TNO的沉积后的厚度是500nm；
其中，第四电介质组合层膜中的ZrSiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是O2，用SiAl靶及ZrSiAl靶溅射，沉积后的厚度是15nm；
其中，第五层的TiOX的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2，TiOX的沉积后的厚度是20nm；
其中，第六层的ZrOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是O2，ZrOx的沉积后的厚度是5nm。
实施例3
本实施例镀膜玻璃的结构为包括：玻璃基片和镀膜，以所述玻璃基片为基板，所述镀膜由内向外的膜层结构为：第一电介质组合层膜为ZrOx；第二电介质组合层膜为SiOx；第三层膜为ITO；第四层电介质组合膜为SiOx；第五层膜为SiNx；第六层膜为SiC。
所述的第一电介质组合层膜是35nm；
所述的第二电介质组合层膜厚度是15nm；
所述的第三层膜厚度是100nm；
所述的第四层电介质组合膜厚度是20nm；
所述的第五层膜厚度是35nm；
所述的第六层膜厚度是30nm；
其中，第一层的ZrOx用直流或中频电源反应溅射沉积，工作气体Ar，反应气体O2，该层的沉积后的范围是35nm；
其中，第二层的SiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中SiOx工作气体是Ar，反应气体是O2，用SiAl靶及ZrSiAl靶溅射15nm；
其中，第三层的ITO的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar溅射，ITO为直流电源溅射，工作气体为纯Ar溅射，沉积厚度范围是100-nm；
其中，第四电介质组合层膜中的SiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中SiOx工作气体是Ar,反应气体是O2，用SiAl靶及ZrSiAl靶溅射20nm；
其中，第五层的SiNx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2，SiNx的沉积后的厚度是35nm；
其中，第六层的SiC膜层制备方法为平面靶直流溅射，溅射气体为纯Ar，该层的沉积厚度的范围是30nm。
实施例4-6单层镀膜玻璃检测指标
实施例7
如图2所述的中空玻璃的结构，与室外接触的室外玻璃层的二号面镀一层low-e膜层，与室内接触的室内玻璃使用实施例1的镀膜玻璃，镀膜面接触室内空气，两层玻璃之间的中空腔体的厚度是12nm。
实施例8
如图2所述的中空玻璃的结构，与室外接触的室外玻璃层的二号面镀一层low-e膜层，与室内接触的室内玻璃使用实施例2的镀膜玻璃，镀膜面接触室内空气，两层玻璃之间的中空腔体的厚度是12nm。
实施例9
如图2所述的中空玻璃的结构，与室外接触的室外玻璃层的二号面镀一层low-e膜层，与室内接触的室内玻璃使用实施例3的镀膜玻璃，镀膜面接触室内空气，两层玻璃之间的中空腔体的厚度是12nm。
实施例10
如图2所述的中空玻璃的结构，与室外接触的室外玻璃层的二号面镀一层low-e膜层，与室内接触的室内玻璃使用实施例1的镀膜玻璃，镀膜面接触室内空气，两层玻璃之间的中空腔体的厚度是9nm。
实施例11
如图2所述的中空玻璃的结构，与室外接触的室外玻璃层的二号面镀一层low-e膜层，与室内接触的室内玻璃使用实施例2的镀膜玻璃，镀膜面接触室内空气，两层玻璃之间的中空腔体的厚度是9nm。
实施例12
如图2所述的中空玻璃的结构，与室外接触的室外玻璃层的二号面镀一层low-e膜层，与室内接触的室内玻璃使用实施例3的镀膜玻璃，镀膜面接触室内空气，两层玻璃之间的中空腔体的厚度是9nm。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，包括：玻璃基片和镀膜，其特征在于：以所述玻璃基片为基板，所述镀膜由内向外的膜层结构为：
第一电介质组合层膜，所述第一电介质组合层膜为折射率n在2.0～2.7之间的电介质材料；
第二电介质组合层膜，所述第二电介质组合层膜为折射率n在1.4～1.8之间的电介质材料；
第三层膜，所述第三层膜为折射率n在2.0～2.5透明氧化物导电膜层；
第四电介质组合层膜，所述第四电介质组合层膜为折射率n在1.4～1.8之间的电介质材料；
第五层膜；
第六层膜，所述第六膜层为最外层硬质保护层。
2.根据权利要求1所述的一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，其特征在于：所述的第一电介质组合层膜为SiNx、TiOx或ZrOx中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，其特征在于：所述的第二电介质组合层膜为SiOx、SiOxNy或ZrSiOx中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，其特征在于：所述第三膜层为ITO、TNO或AZO中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，其特征在于：所述的第四电介质组合层膜为SiOx、SiOxNy、ZrSiOx或ZrSiNx中的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，其特征在于：所述的第五膜层为SiNx或TiOx。
7.根据权利要求1所述的一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，其特征在于：所述的第六膜层为SiC、ZrOx或SiNx。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的一种具有红外反射功能的镀膜玻璃，其特征在于：该第一电介质组合层膜厚度为15-35nm，第二电介质组合层膜厚度为10-40nm，第三层膜厚度为80-500nm，第四电介质组合层膜厚度为15-45nm，第五层膜厚度为10-35nm；第六层膜厚度为5-30nm。
9.一种权利要求1-8任一权利要求所述的具有红外反射功能的镀膜玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：提供玻璃基片；
步骤2：在该玻璃基片上沉积第一层电介质组合层膜——SiNx、TiOx或ZrOx一种或几种组合；
步骤3：在第一层上沉积第二层电介质组合层膜——SiOx、SiOxNy或ZrSiOx中的一种或几种组合；
步骤4：在第二层上沉积第三层透明氧化物导电层膜——如ITO、TNO或AZO中的一种或几种组合；
步骤5：在第三层上沉积第四层电介质组合层膜——SiOx、SiOxNy、ZrSiOx或ZrSiNx中的一种或几种组合；
步骤6：在第四层上沉积第五层膜——SiNx或TiOx；
步骤7：在第五层上沉积第六层膜——SiC、ZrOx或SiNx；
其中，第一层电介质组合层中的SiNx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar,反应气体是N2，TiOx同样用中频电源旋转阴极溅射沉积，工作气体为Ar气，ZrOx用直流或中频电源反应溅射沉积，工作气体Ar，反应气体O2，该层的沉积后的范围是15-35nm，优选20～30nm；
其中，第二层电介质组合层中的SiOx、SiOxNy、ZrSiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中SiOx、ZrSiOx工作气体是Ar,反应气体是O2，用SiAl靶及ZrSiAl靶溅射；SiOxNy工作气体为Ar，反应气体为O2和N2，靶材使用SiAl靶；该组合层的沉积厚度范围是10-40nm，优选15-25nm；
其中，第三层透明氧化物导电膜中的ITO、TNO、AZO中的一种或组合的加工方法为ITO、TNO为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar溅射，ITO、TNO为直流电源溅射，工作气体为纯Ar溅射，沉积厚度范围是80-500nm，优选100-350nm；
其中，第四层电介质组合层中的SiOx、SiOxNy、ZrSiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中SiOx、ZrSiOx工作气体是Ar,反应气体是O2，用SiAl靶及ZrSiAl靶溅射，SiOxNy工作气体为Ar，反应气体为O2和N2，靶材使用SiAl靶，该组合层的沉积厚度范围是15-45nm，优选20-30nm；
其中，第五层的SiNx或TiOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar，反应气体是N2或O2，SiNx的沉积后的范围是10-35nm，优选20-30nm；
其中，第六层的ZrOx的加工方法为中频电源加旋转阴极溅射沉积，其中工作气体是Ar，反应气体是O2，SiC膜层制备方法为平面靶直流溅射，溅射气体为纯Ar，该层的沉积厚度的范围是5-30nm，优选7-20nm。
10.一种使用权利要求1-8任一权利要求所述具有红外反射功能的镀膜玻璃的中空玻璃，其特征在于，所述中空玻璃中空腔体抽真空或充10%～95%惰性气体，腔体厚度范围为6～24mm，所述中空玻璃二号面是low-e膜层，四号面是镀膜玻璃的镀膜。
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