CN106967948B - 一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜及其制备方法，在基底层之上依次设有SiO2层、相互交替的Ti3O5层与SiO2层、相互交替的ZrO2层与SiO2层以及防水层；其中，ZrO2层与防水层不相邻，Ti3O5层与ZrO2层不相邻。本发明制得的光学玻璃薄膜具有高清、耐磨擦、防水、防油脂、防静电之功能，耐磨性能从普通的2000次提升到10000次以上，水滴角度可达112度以上，在420~650nm的单面反射率大于97%。本发明可用于汽车后视镜，区别于传统的ITO加热后视镜，它是通过防水膜表面张力及水滴的自重特性来达到自然防水雾的目的，结合车国内辆行驶中的振动与风力，除水效果更好。

Description

一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于光学薄膜领域，具体涉及一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜及其制备方法。
背景技术
随着中国改开放力度的加大与深入，经济也逐年递增。相应人们的生活水平与消费水平也同步得到提高。而汽车从之前的高端消费品逐步成为普通家庭代步、出游的必需品，也是人们高质量生活的一种体现。
近几年汽车的销售量成爆炸式增加，但随之而来的车祸、事故也逐年增多。特别是一般中低端车辆雨雾天行驶，更是事故多发之时。如何安全驾驶与减少安全隐患成为交管部门与各位车主朋友心头的忧虑。经对多起雨天行车事故的调查及多位驾驶员雨中行车顾虑的专访，归结出一个主要原因就是后视镜被雨水蒙住看不清，左右两侧基本成了盲区。所以，一旦有变线、并线或侧转弯时很容易出现撞车事故。
本发明制得的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，它无需通过ITO膜加热去水雾，而是通过防水膜表面张力去水滴的特性来达到自然防水雾之目的，可大量应用于民用汽车与军事装甲车辆产之中。根据其性能需求，其它光学产品中也可大量使用。本发明的产品将提升车辆雨中行行驶的安全性能，减少驾驶员的精神压力，同时对其它光学产品与军用产品的清晰度与全天候的工作提供有力保障。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，包括基底层、SiO2层、相互交替的Ti3O5层与SiO2层、相互交替的ZrO2层与SiO2层以及防水层；其中，在基底层之上依次设有SiO2层、相互交替的Ti3O5层与SiO2层、相互交替的ZrO2层与SiO2层以及防水层；其中，ZrO2层与防水层不相邻，Ti3O5层与ZrO2层不相邻。
与基底层相邻的SiO2层的厚度为36.5~40.0nm；所述的相互交替的Ti3O5层与SiO2层中，Ti3O5层的厚度小于SiO2层的厚度，其中Ti3O5层的厚度为43.0~76nm；所述的相互交替的ZrO2层与SiO2层中，ZrO2层的厚度小于SiO2层的厚度，其中ZrO2的厚度为45~78nm；除与基底层相邻的SiO2层外，其余的 SiO2层的厚度为70.5nm~110.5nm；所述防水层的厚度为33~36nm。
所述光学玻璃薄膜除基底层之外总共有26层。
所述光学玻璃薄膜在420~650nm的单面反射率大于97%。
所述基底层为玻璃。
所述防水层为全氟碳酸酯。
如上所述的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜的制备方法：采用含有离子源的镀膜机在真空状态下进行镀膜，先用离子源对基底进行15min的轰击，随后再依次进行镀膜；起始真空度为2.0*10-3Pa，温度为120℃；离子源的加速电压为1100V，屏极电压为900V，中和电流为155A；在此离子源条件下，所有的Ti3O5层皆用电子枪2.5埃/秒的速度蒸发；ZrO2层皆以3-4埃/秒的速度蒸发；SiO2层皆以5-6埃/秒的速度蒸发；防水层用钨舟进行阻蒸热蒸发，速率为1-3埃/秒。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明采用全程高能离子辅助镀膜工艺，使材料分子结合更致密，其改变了膜层的“孔洞结构”为“柱状结构”，从而提升了膜的抗擦拭性能；耐磨性能从普通的2000次提升到10000次以上；
（2）追加了防水过渡层，并采用离子技术辅助镀膜，增强了其附着力与防水性能；
（3）用全新的防水膜料，水滴角度可达112度以上；
（4）本发明制得的光学玻璃薄膜在420~650nm的单面反射率大于97%，说明具有全反射效果，膜面高清；
（5）本发明制得的光学玻璃薄膜具有防水、防油脂、防静电之功能，可用于汽车后视镜，区别于传统的ITO加热后视镜，它是通过防水膜表面张力及水滴的自重特性来达到自然防水雾的目的，结合车国内辆行驶中的振动与风力，除水效果更好。
附图说明
图1为实施例3所得的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜的结构示意图；图中，1为基底层，2为SiO2层，3为Ti3O5层，4为ZrO2层，5为防水层；
图2为实施例3所得的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜应用于汽车后视镜的去水珠示意图；
图3为实施例3所得的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜的反射光谱图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。
实施例：请参阅图1，一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，在基底层1之上依次设有SiO2层2、相互交替的Ti3O5层3与SiO2层、相互交替的ZrO2层4和SiO2层以及防水层5，除基底层外共有26层；其中，ZrO2层与防水层不相邻，Ti3O5层与ZrO2层不相邻。所述的相互交替的Ti3O5层与SiO2层依次包括：Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层、Ti3O5层、SiO2层；所述的相互交替的ZrO2层和SiO2层依次包括：ZrO2层、SiO2层、ZrO2层和SiO2层。
所述的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜中，与基底层相邻的SiO2层的厚度为36.5~40.0nm；所述的相互交替的Ti3O5层与SiO2层中，Ti3O5层的厚度小于SiO2层的厚度，其中Ti3O5层的厚度为43.0~76nm；所述的相互交替的ZrO2层与SiO2层中，ZrO2层的厚度小于SiO2层的厚度，其中ZrO2的厚度为45~78nm；除与基底层相邻的SiO2层外，其余的 SiO2层的厚度为70.5nm~110.5nm；所述防水层的厚度为33~36nm。
所述光学玻璃薄膜在420~650nm的反射率大于97%。
所述基底层为玻璃。
所述防水层为全氟碳酸酯。
实施例1
一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，依次包括基底层（玻璃）、SiO2层（36.5nm）、Ti3O5层（75.10nm）、SiO2层（103.50nm）、Ti3O5层（62.00nm）、SiO2层（106.95nm）、Ti3O5层（73.21nm）、SiO2层（103.15nm）、Ti3O5层（60.25nm）、SiO2层（100.15nm）、Ti3O5层（71.10nm）、SiO2层（108.85nm）、Ti3O5层（59.00nm）、SiO2层（90.58nm）、Ti3O5层（50.55nm）、SiO2层（75.88nm）、Ti3O5层（43.00nm）、SiO2层（80.55nm）、Ti3O5层（50.68nm）、SiO2层（88.15nm）、Ti3O5层（52.00nm）、SiO2层（84.40nm）、ZrO2层（45.00nm）、SiO2层（70.5nm）、ZrO2层（61.7nm）、SiO2层（85.00nm）以及防水层（33.00nm）。
实施例2
一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，依次包括基底层（玻璃）、SiO2层（40.0nm）、Ti3O5层（76.00nm）、SiO2层（104.12nm）、Ti3O5层（63.25nm）、SiO2层（108.21nm）、Ti3O5层（73.68nm）、SiO2层（104.75nm）、Ti3O5层（61.03nm）、SiO2层（100.89nm）、Ti3O5层（71.88nm）、SiO2层（110.50nm）、Ti3O5层（60.10nm）、SiO2层（92.15nm）、Ti3O5层（52.15nm）、SiO2层（77.32nm）、Ti3O5层（43.98nm）、SiO2层（82.15nm）、Ti3O5层（52.15nm）、SiO2层（90.00nm）、Ti3O5层（53.10nm）、SiO2层（85.12nm）、ZrO2层（57.50nm）、SiO2层（71.23nm）、ZrO2层（66.15nm）、SiO2层（83.88nm）以及防水层（36.00nm）。
实施例3
一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，依次包括基底层（玻璃）、SiO2层（39.73nm）、Ti3O5层（75.28nm）、SiO2层（103.96nm）、Ti3O5层（62.26nm）、SiO2层（107.13nm）、Ti3O5层（73.31nm）、SiO2层（103.27nm）、Ti3O5层（60.37nm）、SiO2层（100.35nm）、Ti3O5层（71.28nm）、SiO2层（110.20nm）、Ti3O5层（59.20nm）、SiO2层（91.87nm）、Ti3O5层（51.47nm）、SiO2层（76.97nm）、Ti3O5层（43.44nm）、SiO2层（81.29nm）、Ti3O5层（51.84nm）、SiO2层（89.18nm）、Ti3O5层（52.55nm）、SiO2层（84.46nm）、ZrO2层（42.07nm）、SiO2层（73.58nm）、ZrO2层（77.59nm）、SiO2层（82.36nm）以及防水层（35.8nm）。
实施例1~3中所述的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜的制备方法为：采用含有离子源的镀膜机在真空状态下进行镀膜，先用离子源对基底进行15min的轰击，随后再依次进行镀膜；起始真空度为2.0*10-3Pa，温度为120℃；离子源的加速电压为1100V，屏极电压为900V，中和电流为155A。在此离子源条件下，所有的Ti3O5层皆用电子枪2.5埃/秒的速度蒸发；ZrO2层皆以3-4埃/秒的速度蒸发；SiO2层皆以5-6埃/秒的速度蒸发；防水层用钨舟进行阻蒸热蒸发，速率为1-3埃/秒。采用光驰OTFC-1300型镀膜机，其主要包括膜厚控制仪、离子源、真空室和蒸发系统组成。膜厚控制系统分为光控和晶控两部分，其中晶控采用了进口的INFCON控制仪，是利用石英晶体振荡频率变化来测量薄膜质量厚度的。离子源采用光驰自主研发的RF射频源，通过调整屏极电压和离子束流来控制离子能量，提高沉积薄膜的致密度，改善光学和机械性能。真空室靠机械泵和扩散泵系统相互配合来获得实验要求的真空度，用潘宁热阴极复合电偶计对真空度进行测定。
图2为实施例3所得的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜应用于汽车后视镜的去水珠示意图。从图中可以看出，本发明区别于传统的ITO加热后视镜，它是通过防水膜表面张力及水滴的自重特性来达到自然防水雾的目的，结合膜面高清防水的特性，后视镜内腔顶部增设了吹风系统。即使遇上大雨时，也能快速的将水滴吹干净。
膜层性能测试
1. 膜的各项物理性能测试（耐盐雾性、抗磨擦性、水滴角、高温高湿、高低温冲击）如表1所示。
表1
2. 膜层反射光谱测试
采用（岛津UV-2450）对薄膜的单面反射率进行测试，结果如图3所示。从图中可以看出，光学玻璃薄膜在420~650nm的单面反射率大于97%，说明具有全反射效果，膜面高清。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，其特征在于：所述光学玻璃薄膜包括基底层、SiO2层、相互交替的Ti3O5层与SiO2层、相互交替的ZrO2层与SiO2层以及防水层；其中，在基底层之上依次设有SiO2层、相互交替的Ti3O5层与SiO2层、相互交替的ZrO2层与SiO2层以及防水层；其中，ZrO2层与防水层不相邻，Ti3O5层与ZrO2层不相邻；
所述与基底层相邻的SiO2层的厚度为36.5~40.0nm；所述的相互交替的Ti3O5层与SiO2层中，Ti3O5层的厚度小于SiO2层的厚度，其中Ti3O5层的厚度为43.0~76nm；所述的相互交替的ZrO2层与SiO2层中，ZrO2层的厚度小于SiO2层的厚度，其中ZrO2的厚度为45~78nm；除与基底层相邻的SiO2层外，其余的 SiO2层的厚度为70.5nm~110.5nm；所述防水层的厚度为33~36nm；
所述光学玻璃薄膜除基底层之外总共有26层；
所述高清耐擦防水的光学玻璃薄膜的制备方法，是采用含有离子源的镀膜机在真空状态下进行镀膜，先用离子源对基底进行15min的轰击，随后再依次进行镀膜；起始真空度为2.0*10-3Pa，温度为120℃；离子源的加速电压为1100V，屏极电压为900V，中和电流为155A；在此离子源条件下，所有的Ti3O5层皆用电子枪2.5埃/秒的速度蒸发；ZrO2层皆以3-4埃/秒的速度蒸发；SiO2层皆以5-6埃/秒的速度蒸发；防水层用钨舟进行阻蒸热蒸发，速率为1-3埃/秒。
2.根据权利要求1所述的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，其特征在于：所述光学玻璃薄膜在420~650nm的单面反射率大于97%。
3.根据权利要求1所述的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，其特征在于：所述基底层为玻璃。
4.根据权利要求1所述的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜，其特征在于：所述防水层为全氟碳酸酯。
5.一种如权利要求1所述的高清耐擦防水的光学玻璃薄膜在汽车后视镜上的应用。
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