CN103910495A

CN103910495A - 双银热致变色玻璃及其制备方法

Info

Publication number: CN103910495A
Application number: CN201210591711.1A
Authority: CN
Inventors: 崔平生; 曾小绵; 唐晶; 吕宜超; 王小峰
Original assignee: CSG Holding Co Ltd
Current assignee: CSG Holding Co Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2014-07-09

Abstract

本发明涉及一种双银热致变色玻璃及其制备方法。双银热致变色玻璃包括玻璃基片及依次形成于该玻璃基片上的第一介质层、第一底部保护层、第一红外反射层、第一上部保护层、第二介质层、第二底部保护层、第二红外反射层、第二上部保护层与第三介质层，其中该第一介质层、该第二介质层与该第三介质层的其中之一包括二氧化钒基薄膜层，另外二个为复合介质层。上述双银热致变色玻璃具有可对室内温度与光线进行智能调节的优点。

Description

双银热致变色玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种节能玻璃，尤其是一种双银热致变色玻璃及其制备方法。

背景技术

随着国家节能减排政策的执行力度加大以及人们对低碳环保意识的加强，以低辐射玻璃为代表的节能玻璃在门窗、玻璃幕墙中的应用越来越广泛。低辐射玻璃家族中，节能性能优异的双银低辐射玻璃得到大量应用。

然而，现有的双银低辐射玻璃还存在一定的局限性，无法根据环境的变化实现对室内温度与光线的智能化调节，例如其一旦安装好，其光学特性就固定下来，不能随环境条件的变化而改变，因此在舒适性和节能效果上仍有所欠缺。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种可对室内温度与光线进行智能调节的双银热致变色玻璃及其制备方法。

本发明提供一种双银热致变色玻璃，其包括玻璃基片及依次形成于该玻璃基片上的第一介质层、第一底部保护层、第一红外反射层、第一上部保护层、第二介质层、第二底部保护层、第二红外反射层、第二上部保护层与第三介质层，其中该第一介质层、该第二介质层与该第三介质层的其中之一包括二氧化钒基薄膜层，另外二个为复合介质层。

该二氧化钒基薄膜层是由掺钨、铌或钼的二氧化钒形成，其中钨、铌或钼的掺杂量为二氧化钒中钒的质量的0.5%~3%。

该二氧化钒基薄膜层是由掺钨的二氧化钒形成，且该二氧化钒基薄膜层的厚度为20~120nm。

该第一红外反射层或该第二红外反射层是由银或铜银合金形成，且该第一红外反射层或该第二红外反射层的厚度为5~25nm。

该第一底部保护层、该第一上部保护层、该第二底部保护层或该第二上部保护层是由钛、镍铬合金或镍钛合金形成，且该第一底部保护层、该第一上部保护层、该第二底部保护层或该第二上部保护层的厚度为0.5~5nm。

该第一底部保护层、该第一上部保护层、该第二底部保护层或该第二上部保护层是由掺铝氧化锌形成，且该第一底部保护层、该第一上部保护层、该第二底部保护层或该第二上部保护层的厚度为2~25nm。

本发明还提供一种双银热致变色玻璃的制备方法，其包括以下步骤：提供玻璃基片；以及通过磁控溅射镀膜的方式依次在该玻璃基片上沉积第一介质层、第一底部保护层、第一红外反射层、第一上部保护层、第二介质层、第二底部保护层、第二红外反射层、第二上部保护层与第三介质层，其中该第一介质层、该第二介质层与该第三介质层的其中之一包括二氧化钒基薄膜层，另外二个为复合介质层。

在沉积该二氧化钒基薄膜层时的温度为350~480℃，沉积其他层时的温度为室温。

磁控溅射镀膜沉积各层时的温度为室温，在沉积完各层后，还包括对形成有各层的玻璃基片进行钢化处理，其中，钢化处理的温度为650~700℃，时间为1-10分钟。

磁控溅射镀膜沉积各层时的温度为室温，在沉积完各层后，还包括对形成有各层的玻璃基片进行退火处理，其中，退火的温度为400~650℃，退火时间为20分钟至2小时。

上述双银热致变色玻璃在保留双银低辐射玻璃优异的隔热性能的基础上，还可利用二氧化钒基薄膜层在室温附近发生的由于半导体相与金属相的可逆转变而表现出来的对阳光辐射能量透过的变化，实现依据环境温度的改变而改变双银热致变色玻璃的光热性能，这使得双银热致变色玻璃在应用于建筑材料时，可对室内温度与光线进行智能调节，进而不仅可增加室内环境的舒适性而且还可降低能耗。

附图说明

图1是本发明第一实施例的双银热致变色玻璃示意图。

图2是本发明第二实施例的双银热致变色玻璃示意图。

图3是本发明第三实施例的双银热致变色玻璃示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的双银热致变色玻璃及其制备方法作进一步的详细说明。

请参见图1，本发明第一实施例的双银热致变色玻璃100包括玻璃基片10与依次形成于玻璃基片10上的第一介质层11、第一底部保护层12、第一红外反射层13、第一上部保护层14、第二介质层15、第二底部保护层16、第二红外反射层17、第二上部保护层18与第三介质层19。其中第一介质层11、第二介质层15与第三介质层19的其中之一可包括二氧化钒（VO₂）基薄膜层，另外二个为复合介质层。

具体在本实施例中，第一介质层11是二氧化钒基薄膜层；第二介质层15与第三介质层19是复合介质层。其中，第一介质层11可由掺钨、铌或钼的二氧化钒形成，其中钨、铌或钼的掺杂量可为二氧化钒中钒的质量的0.5%~3%；优选地，第一介质层11是由掺钨的二氧化钒形成。并且，此时第一介质层11的厚度可为20~120纳米（nm）。第二介质层15与第三介质层19可由金属或非金属的氧化物或氮化物来形成，例如氧化钛（TiO₂）、锌锡氧化物（ZnSnO_x）、氧化锡（SnO₂）、氧化锌（ZnO）、氧化硅（SiO₂）、氧化钽（Ta₂O₅）、氧化铋（BiO₂）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化铌（Nb₂O₅）、氮化硅（Si₃N₄）或锌铝氧化物（AZO）来形成。并且第二介质层15的厚度可为15~80nm；第三介质层19的厚度可为25~80nm。

第一红外反射层13与第二红外反射层17可分别由银（Ag）或铜银（AgCu）合金形成。第一红外反射层13与第二红外反射层17的厚度可分别为5~25nm。

第一底部保护层12、第一上部保护层14、第二底部保护层16与第二上部保护层18可分别由金属或金属合金形成，例如钛（Ti）、镍铬（NiCr）合金或镍钛（NiTi）合金；且第一底部保护层12、第一上部保护层14、第二底部保护层16与第二上部保护层18的厚度可分别为0.5~5nm。在另一实施例中，第一底部保护层12、第一上部保护层14、第二底部保护层16与第二上部保护层18还可分别由掺铝氧化锌（AZO）形成，且此时第一底部保护层12、第一上部保护层14、第二底部保护层16与第二上部保护层18的厚度可分别为2~25nm。

上述双银热致变色玻璃100中的第一介质层11是二氧化钒基薄膜层。由于二氧化钒是一种具有相变特性的功能材料，当温度低于相变点时，呈单斜晶系结构，表现为半导体特性；当温度高于相变点时，转变为四方金红石结构，表现为金属特性。在从低温半导体相到高温金属相的转变过程中，可见光区域的透过率变化不大，但红外光区域的透过率变化显著，高温金属相的红外区域透过率相比低温半导体相有显著下降，特别是对于波长大于2500nm的中远红外区域几乎不能透过。并且二氧化钒的这种低温半导体相与高温金属相之间的转变是可逆的。二氧化钒发生半导体相与金属相之间的可逆转变的温度点为68℃，对其进行合适的掺杂，在晶格中引入预定的金属离子（本实施例中是钨、铌或钼）能降低相变温度点至室温附近。如此，上述双银热致变色玻璃100，在保持了双银低辐射玻璃优越的隔热性能的同时，又能根据环境温度的变化来改变阳光红外辐射能量透过，当环境温度较低时，能让阳光尽量透过从而提高室内温度、降低采暖所需的能耗；当环境温度较高时，又能屏蔽全部或部分阳光，进一步起到阻热的效果，降低制冷所需的能耗，从而实现对室内温度与光线的智能化控制与调节。因此，上述双银热致变色玻璃100在保留双银低辐射玻璃优异的隔热性能的基础上，还可利用二氧化钒基薄膜层在室温附近发生的由于半导体相与金属相的可逆转变而表现出来的对阳光辐射能量透过的变化，实现依据环境温度的改变而改变双银热致变色玻璃100的光热性能，这使得双银热致变色玻璃100在应用于建筑材料时，可对室内温度与光线进行智能调节，进而不仅可增加室内环境的舒适性而且还可降低能耗。

请参见图2，所示为本发明第二实施例的双银热致变色玻璃300。双银热致变色玻璃300与双银热致变色玻璃100相似，其不同点在于：第二介质层35是二氧化钒基薄膜层，第一介质层31与第三介质层39是复合介质层；第二介质层35的厚度可为20~120纳米，第一介质层31的厚度可为15~80nm；第三介质层39的厚度可为25~80nm；43的厚度可为25~60nm。

请参见图3，所示为本发明第三实施例的双银热致变色玻璃500。双银热致变色玻璃500与双银热致变色玻璃100相似，其不同点在于：第三介质层59是二氧化钒基薄膜层，第一介质层51、第二介质层55是复合介质层；第三介质层59的厚度可为20~120纳米，第一介质层51的厚度可为15~80nm；第二介质层55的厚度可为25~80nm。

本发明还提供一种双银热致变色玻璃的制备方法，其首先是提供玻璃基片。其中，玻璃基片一般需要清洗干净、烘干，然后置于真空腔室镀膜区域。

接着，通过磁控溅射镀膜的方式依次在该玻璃基片上沉积第一介质层、第一底部保护层、第一红外反射层、第一上部保护层、第二介质层、第二底部保护层、第二红外反射层、第二上部保护层与第三介质层，其中第一介质层、第二介质层与第三介质层的其中之一包括二氧化钒基薄膜层，另外二个为复合介质层。

在本实施例中，以第一介质层为二氧化钒基薄膜层为例进行说明。在磁控溅射镀膜时，第一介质层的沉积温度为350~480℃，而第一底部保护层、第一红外反射层、第一上部保护层、第二介质层、第二底部保护层、第二红外反射层、第二上部保护层与第三介质层的沉积温度为室温。本发明并不以此为限，在另一实施例中，第一介质层的沉积温度也可为室温，即各层均是在室温下进行磁控溅射镀膜沉积形成的，但在沉积完各层后需对形成有各层的玻璃基片进行后处理，以使二氧化钒基薄膜具备热致变色性能。后处理的方式可包括对形成有各层的玻璃基片进行钢化处理，其中钢化处理的温度为650~700℃，时间约1-10分钟；或者包括对形成有各层的玻璃基片进行退火处理，其中，退火的温度为400~650℃，退火时间为20分钟至2小时。

具体实施例

实施例1

一种双银热致变色玻璃，其膜层结构由玻璃基片向外依次是：Si₃N₄(16nm)/AZO(15nm)/AgCu(12nm)/AZO(10nm)/VO₂:W(50nm)/AZO(15nm)/AgCu(15nm)/AZO(10nm)/Si₃N₄(20nm)。

制备这种双银热致变色玻璃的方法依次是：

(1)玻璃基片清洗干净并吹干，置于真空溅射区；

(2)在玻璃基片上采用磁控溅射的方式沉积Si₃N₄层，所用靶材为SiAl旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为氩气和氮气的混合气体，在室温下沉积；

(3)在Si₃N₄层上面采用磁控溅射的方式沉积AZO层，所用靶材为陶瓷AZO旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为纯氩气或者氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(4)在AZO层上面采用磁控溅射的方式沉积AgCu层，所用靶材为AgCu平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1~10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(5)在AgCu层上面采用磁控溅射的方式沉积AZO层，所用靶材为陶瓷AZO旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为纯氩气或者氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(6)在AZO层上面采用磁控溅射的方式沉积VO₂:W层，所用靶材为掺杂W的VO₂（W掺杂比例为1wt%）陶瓷旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为氩气和氧气的混合气体，沉积时玻璃基片的温度为400℃；

(7)在VO₂:W层上面采用磁控溅射的方式沉积AZO层，所用靶材为陶瓷AZO旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为纯氩气或者氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(8)在AZO层上面采用磁控溅射的方式沉积AgCu层，所用靶材为AgCu平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1~10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(9)在AgCu层上面采用磁控溅射的方式沉积AZO层，所用靶材为陶瓷AZO旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为纯氩气或者氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(10)在AZO层上面采用磁控溅射的方式沉积Si₃N₄层，所用靶材为SiAl旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为氩气和氮气的混合气体，在室温下沉积。

实施例2

一种双银热致变色玻璃，其膜层结构由玻璃基片向外依次是：Si₃N₄(30nm)/NiCr(1.5nm)/Ag(10nm)/NiCr(1.5nm)/AZO(14nm)/Si₃N₄(46nm)/AZO(15nm)/NiCr/(1nm)/Ag(14nm)/NiCr(1nm)/VO₂:W(40nm)。

制备这种双银热致变色玻璃的方法依次是：

(1)玻璃基片清洗干净并吹干，置于真空溅射区；

(3)在Si₃N₄层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1~10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(4)在NiCr层上面采用磁控溅射的方式沉积Ag层，所用靶材为Ag平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1~10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积。

(5)在Ag层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1~10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(6)在NiCr层上面采用磁控溅射的方式沉积AZO层，所用靶材为陶瓷AZO旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为氩气或者氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(7)在AZO层上面采用磁控溅射的方式沉积Si₃N₄层，所用靶材为SiAl旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为氩气和氮气的混合气体，在室温下沉积；

(8)在Si₃N₄层上面采用磁控溅射的方式沉积AZO层，所用靶材为陶瓷AZO旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为氩气或者氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(9)在AZO层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1~10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(10)在NiCr层上面采用磁控溅射的方式沉积Ag层，所用靶材为Ag平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1~10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(11)在Ag层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1~10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(12)在NiCr层上面采用磁控溅射的方式沉积VO₂:W层，所用靶材为掺杂W的V₂O₅（W掺杂比例为1.5wt%）陶瓷旋转靶，电源为中频电源，功率为10~100KW，工艺气体为氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(13)将制成的玻璃进行钢化处理。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种双银热致变色玻璃，其包括玻璃基片，其特征在于，该双银热致变色玻璃还包括依次形成于该玻璃基片上的第一介质层、第一底部保护层、第一红外反射层、第一上部保护层、第二介质层、第二底部保护层、第二红外反射层、第二上部保护层与第三介质层，其中该第一介质层、该第二介质层与该第三介质层的其中之一包括二氧化钒基薄膜层，另外二个为复合介质层。

2.如权利要求1所述的双银热致变色玻璃，其特征是：该二氧化钒基薄膜层是由掺钨、铌或钼的二氧化钒形成，其中钨、铌或钼的掺杂量为二氧化钒中钒的质量的0.5%~3%。

3.如权利要求2所述的双银热致变色玻璃，其特征是：该二氧化钒基薄膜层是由掺钨的二氧化钒形成，且该二氧化钒基薄膜层的厚度为20~120nm。

4.如权利要求1所述的双银热致变色玻璃，其特征是：该第一红外反射层或该第二红外反射层是由银或铜银合金形成，且该第一红外反射层或该第二红外反射层的厚度为5~25nm。

5.如权利要求1所述的双银热致变色玻璃，其特征是：该第一底部保护层、该第一上部保护层、该第二底部保护层或该第二上部保护层是由钛、镍铬合金或镍钛合金形成，且该第一底部保护层、该第一上部保护层、该第二底部保护层或该第二上部保护层的厚度为0.5~5nm。

6.如权利要求1所述的双银热致变色玻璃，其特征是：该第一底部保护层、该第一上部保护层、该第二底部保护层或该第二上部保护层是由掺铝氧化锌形成，且该第一底部保护层、该第一上部保护层、该第二底部保护层或该第二上部保护层的厚度为2~25nm。

7.一种双银热致变色玻璃的制备方法，其包括以下步骤：

提供玻璃基片；以及通过磁控溅射镀膜的方式依次在该玻璃基片上沉积第一介质层、第一底部保护层、第一红外反射层、第一上部保护层、第二介质层、第二底部保护层、第二红外反射层、第二上部保护层与第三介质层，其中该第一介质层、该第二介质层与该第三介质层的其中之一包括二氧化钒基薄膜层，另外二个为复合介质层。

8.如权利要求7所述的双银热致变色玻璃的制备方法，其特征是：在沉积该二氧化钒基薄膜层时的温度为350~480℃，沉积其他层时的温度为室温。

9.如权利要求7所述的双银热致变色玻璃的制备方法，其特征是：磁控溅射镀膜沉积各层时的温度为室温，在沉积完各层后，还包括对形成有各层的玻璃基片进行钢化处理，其中，钢化处理的温度为650~700℃，时间为1-10分钟。

10.如权利要求7所述的双银热致变色玻璃的制备方法，其特征是：磁控溅射镀膜沉积各层时的温度为室温，在沉积完各层后，还包括对形成有各层的玻璃基片进行退火处理，其中，退火的温度为400~650℃，退火时间为20分钟至2小时。