CN110040981B - 一种隔热膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔热膜，包括：衬底；复合在所述衬底上的多层膜体系；所述多层膜体系由交替复合的氧化物膜层和金属膜层组成，且顶层和底层均为氧化物膜层；所述氧化物膜层的氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化铍和氧化硅中的一种或多种；所述金属膜层的金属包括钨、钼、铬和铜中的一种或多种。与现有技术相比，本发明提供的隔热膜采用特定组成、结构的多层膜体系，利用多层膜的内部界面在材料中阻滞热流传递的特性实现隔热，并且整体实现较好的相互作用，使该隔热膜兼具良好的隔热性能与力学性能，且膜层中不存在胶层，结构组成相对简单，具有多种选择性，同时致密无孔，膜基结合强度好，结构稳定。

Description

一种隔热膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及隔热材料技术领域，更具体地说，是涉及一种隔热膜及其制备方法。

背景技术

隔热膜是隔热材料的一种。隔热材料指能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。合理地应用隔热材料对缓解能源危机、提高能源利用率等具有重要的意义，同时也是很多组件在应用中的技术要求。从化工设备容器、房屋、船舶、航天器等各类大型设备、建筑，到汽车、空调、热水器等各类小型家用器件，隔热材料都发挥着节能降耗的重要作用。而传统隔热材料，如泡沫塑料、玻璃棉、微孔硅酸钙等，新型隔热材料如气凝胶超级隔热材料等，通常具有质轻、疏松、多孔、导热系数低等特点，孔隙率一般高于40％。尽管这类富孔材料隔热性能良好，但其往往强度低，抗侵蚀性能差，应用范围受到一定限制。而好的力学性能往往要求材料具有致密的结构。

核工业西南物理研究院的王军生等人(专利申请公布号为CN103121315A)发明了一种隔热膜，其中，单基材结构隔热膜依次包括硬化层、第一基材层、化合物镀层、金属镀层、压敏胶层和防粘层；而双基材结构隔热膜依次包括硬化层、第一基材层、化合物镀层、复合胶层、金属镀层、第二基材层、压敏胶层和防粘层；但无论是单基材结构隔热膜还是双基材结构隔热膜，均存在膜层结构较复杂，膜层组成种类多样的问题，同时，由于膜层中存在压敏胶层或复合胶层，因此也存在胶层普遍具有的粘合、老化问题，膜层结构存在不稳定隐患。而深圳市润海电子有限公司的曹延娜(专利授权公告号为CN208682255U)发明的一种隔热膜，其结构从上往下依次为硬化层、反光层、PET层、保护镀层、金属镀层、第一胶层、保护镀层、压敏层、PET层、离型膜层、防粘层，其中，反光层为铝反光层，保护镀层为多种混合物混合的耐氧化保护镀层，隔热膜中的金属镀层与反光层主要起反射红外线和一定可见光的作用，即主要起隔热和窗外不易透视的作用，且一方面降低内反射并增加窗内透视性，另一方面进一步阻隔红外线，起到辅助隔热作用；但是与前者相比，膜层结构更复杂，膜层组成种类更多，更不易制备。

丰田自动车株式会社的西川直树等人(专利申请公布号为CN105586624A)发明了一种隔热膜，其形成方法包括以下步骤：第1步骤，在铝系壁面上形成阳极氧化被膜，阳极氧化被膜具有直径为微米级的微米孔和直径为纳米级的纳米孔，第2步骤，使用研磨粉研磨阳极氧化被膜的表面，并使研磨粉进入位于所形成的研磨面的微米孔中，第3步骤，在研磨面上形成保护膜，形成包含阳极氧化被膜和保护膜的隔热膜；该隔热膜虽然膜层结构简单，但由于膜层具有微米孔及纳米孔，因此强度较低，抗侵蚀性能较差。

上述隔热膜或由于金属镀层与反光层反射、阻隔红外线和一定可见光，或由于存在微米孔与纳米孔，具有规定的孔隙率，因此具有隔热性能。但是，复杂的膜层结构、胶层的存在及富孔的膜层形态对膜层的制备及稳定性均不甚有利。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种隔热膜及其制备方法，本发明提供的隔热膜兼具良好的隔热性能与力学性能，同时致密无孔，结构稳定。

本发明提供了一种隔热膜，包括：

衬底；

复合在所述衬底上的多层膜体系；所述多层膜体系由交替复合的氧化物膜层和金属膜层组成，且顶层和底层均为氧化物膜层；

所述氧化物膜层的氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化铍和氧化硅中的一种或多种；

所述金属膜层的金属包括钨、钼、铬和铜中的一种或多种。

优选的，所述多层膜体系的总厚度小于等于5000nm，膜层总数大于等于5层。

优选的，所述氧化物膜层的厚度为2nm～200nm，所述金属膜层的厚度为2nm～200nm。

优选的，所述金属膜层为部分氧化金属膜；所述部分氧化金属膜的氧含量为0～100％。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的隔热膜的制备方法，包括以下步骤：

a)采用磁控溅射在衬底上镀制多层膜体系，得到隔热膜；

所述镀制的过程具体为：

a1)采用氧化物靶对衬底进行第一磁控溅射，得到氧化物膜层；

a2)采用金属靶对得到的氧化物膜层进行第二磁控溅射，得到金属膜层；

a3)重复步骤a1)和a2)，并以步骤a1)结束，得到隔热膜。

优选的，步骤a1)中所述第一磁控溅射在纯氩气气氛中进行；所述第一磁控溅射的温度为20℃～600℃，溅射气压为0.3Pa～3Pa，溅射功率为30W～300W。

优选的，步骤a2)中所述第二磁控溅射在氩气和氧气的混合气体气氛中进行；所述第二磁控溅射的温度为20℃～600℃，溅射气压为0.3Pa～3Pa，溅射功率为30W～300W。

优选的，所述氩气和氧气的混合气体中氧气的体积百分比为0～50％。

优选的，步骤a1)中所述采用氧化物靶对衬底进行第一磁控溅射前，还包括：

对衬底依次进行清洗、干燥、预真空过渡和加热；

所述加热的温度为第一磁控溅射的温度；所述加热的保温时间为10min～30min。

优选的，步骤a3)中所述以步骤a1)结束后，还包括：

对得到的多层膜进行热处理，得到隔热膜；

所述热处理的温度为100℃～600℃，时间为10min～120min。

本发明提供了一种隔热膜，包括：衬底；复合在所述衬底上的多层膜体系；所述多层膜体系由交替复合的氧化物膜层和金属膜层组成，且顶层和底层均为氧化物膜层；所述氧化物膜层的氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化铍和氧化硅中的一种或多种；所述金属膜层的金属包括钨、钼、铬和铜中的一种或多种。与现有技术相比，本发明提供的隔热膜采用特定组成、结构的多层膜体系，利用多层膜的内部界面在材料中阻滞热流传递的特性实现隔热，并且整体实现较好的相互作用，使该隔热膜兼具良好的隔热性能与力学性能，且膜层中不存在胶层，结构组成相对简单，具有多种选择性，同时致密无孔，膜基结合强度好，结构稳定。实验结果表明，本发明提供的隔热膜的热导率低于2W/(m·K)，硬度高于7GPa，膜基结合强度高于20mN；根据调控膜层厚度及部分氧化金属膜层中氧化物的含量，本发明提供的隔热膜的可见光透过率在20％～87％。

另外，本发明提供的制备方法简单、易控，安全环保，具有广阔的发展前景。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的隔热膜的截面高分辨透射电镜图；

图2为本发明实施例1提供的隔热膜的划痕实验曲线；

图3为本发明实施例1提供的隔热膜的划痕实验对应的划痕扫描电镜形貌。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种隔热膜，包括：

衬底；

复合在所述衬底上的多层膜体系；所述多层膜体系由交替复合的氧化物膜层和金属膜层组成，且顶层和底层均为氧化物膜层；

所述氧化物膜层的氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化铍和氧化硅中的一种或多种；

所述金属膜层的金属包括钨、钼、铬和铜中的一种或多种。

在本发明中，所述衬底优选为表面平整的玻璃、硅片、不锈钢或金属片，更优选为表面平整的玻璃；本发明对此没有特殊限制。

在本发明中，所述多层膜体系复合在所述衬底上；所述多层膜体系由交替复合的氧化物膜层和金属膜层组成，且顶层和底层均为氧化物膜层；所述多层膜体系的结构优选为氧化物膜层/金属膜层/氧化物膜层/……/金属膜层/氧化物膜层。由此可知，所述多层膜体系通过所述氧化物膜层与所述衬底直接接触实现复合，另一侧也为氧化物膜层，由于所述多层膜体系是氧化物膜层和金属膜层交替复合，因此所述氧化物膜层的层数比所述金属膜层的层数多一层。

在本发明中，所述多层膜体系的总厚度优选小于等于5000nm，膜层总数优选大于等于5层。

在本发明中，所述氧化物膜层的氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化铍和氧化硅中的一种或多种，优选为氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化铍或氧化硅。在本发明中，所述氧化物膜层的厚度优选为2nm～200nm，更优选为6nm～50nm。

在本发明中，所述金属膜层的金属包括钨、钼、铬和铜中的一种或多种，优选为钨、钼、铬或铜。在本发明中，所述金属膜层优选为部分氧化金属膜；所述部分氧化金属膜的氧含量为0～100％；即膜层中金属的价态为0价至完全氧化态中的一种或多种。在本发明中，所述金属膜层的厚度优选为2nm～200nm，更优选为5nm～60nm。

本发明提供的隔热膜采用特定组成、结构的多层膜体系，一方面，由于膜层界面数目众多，多层膜内部界面在热输运中主导热导率，界面的无序使声子散射到晶界或相似材料的界面处，同时弹性性质和振动态密度的差异抑制了不同材料界面间振动能的传递，因此热量的流动受到了阻滞；另一方面，多层膜中部分氧化金属层由于向金属中引入了金属氧化物，二者的共同存在使膜层中新增许多界面，中长波声子得到有效地散射，热流进一步受阻；因此，该多层膜体系具有很低的热导率；并且，由于该多层膜体系的层界面及晶界数目众多，而二者均能够束缚位错在层内和层间的运动，有助于增强多层膜抵抗变形的能力，提高多层膜的硬度，改善多层膜的力学性能，从而使该隔热膜兼具良好的隔热性能与力学性能；且膜层中不存在胶层，结构组成相对简单，具有多种选择性(由于部分氧化金属膜层中氧化物含量的不同，所制备隔热膜的透过率也随之变化)，同时致密无孔，膜基结合强度好，结构稳定。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的隔热膜的制备方法，包括以下步骤：

a)采用磁控溅射在衬底上镀制多层膜体系，得到隔热膜；

所述镀制的过程具体为：

a1)采用氧化物靶对衬底进行第一磁控溅射，得到氧化物膜层；

a2)采用金属靶对得到的氧化物膜层进行第二磁控溅射，得到金属膜层；

a3)重复步骤a1)和a2)，并以步骤a1)结束，得到隔热膜。

本发明采用磁控溅射在衬底上镀制多层膜体系，将上述技术方案中的氧化物膜层和金属膜层交替沉积，得到隔热膜。

在本发明中，所述镀制的过程具体为：

a1)采用氧化物靶对衬底进行第一磁控溅射，得到氧化物膜层；

a2)采用金属靶对得到的氧化物膜层进行第二磁控溅射，得到金属膜层；

a3)重复步骤a1)和a2)，并以步骤a1)结束，得到隔热膜。

本发明首先采用氧化物靶对衬底进行第一磁控溅射，得到氧化物膜层。在本发明中，所述采用氧化物靶对衬底进行第一磁控溅射前，优选还包括：

对衬底依次进行清洗、干燥、预真空过渡和加热。本发明对所述清洗、干燥和预真空过渡的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的衬底预处理的技术方案即可。

在本发明中，所述加热优选为在线加热；所述加热的温度优选为第一磁控溅射的温度；所述加热的保温时间优选为10min～30min。

在本发明中，所述氧化物靶的氧化物即为上述技术方案中所述氧化物膜层的氧化物(纯氧化物耐火材料)，在此不再赘述。在本发明中，所述氧化物靶的的纯度优选大于99.9％，更优选为99.99％。

在本发明中，所述第一磁控溅射优选在纯氩气气氛中进行；所述第一磁控溅射的温度优选为20℃～600℃，更优选为25℃～300℃；所述第一磁控溅射的溅射气压优选为0.3Pa～3Pa，更优选为0.8Pa～1.2Pa；所述第一磁控溅射的溅射功率优选为30W～300W，更优选为50W～100W。

得到所述氧化物膜层后，本发明采用金属靶对得到的氧化物膜层进行第二磁控溅射，得到金属膜层。在本发明中，所述金属靶的金属即为上述技术方案中所述金属膜层的金属(化学性质不活泼的金属)，在此不再赘述。在本发明中，所述金属靶的纯度优选大于99.9％，更优选为99.95％。

在本发明中，所述第二磁控溅射优选在氩气和氧气的混合气体气氛中进行；所述氩气和氧气的混合气体中氧气的体积百分比优选为0～50％。本发明通过控制氩气和氧气的混合气体中氧气的体积百分比，能够使后续得到的多层膜体系的透过率可调变。

在本发明中，所述第二磁控溅射的温度优选为20℃～600℃，更优选为25℃～300℃；在本发明优选的实施例中，所述第二磁控溅射的温度与上述第一磁控溅射的温度相同。在本发明中，所述第二磁控溅射的溅射气压优选为0.3Pa～3Pa，更优选为0.8Pa～1Pa；所述第二磁控溅射的溅射功率优选为30W～300W，更优选为50W～100W。

得到所述金属膜层后，本发明重复步骤a1)和a2)，并以步骤a1)结束，得到隔热膜；其中，重复步骤a1)具体指重复采用氧化物靶进行第一磁控溅射的过程，从而在所述金属膜层上得到氧化物膜层；以步骤a1)结束具体指经过上述交替磁控溅射过程后，最后进行磁控溅射的沉积膜层为氧化物膜层。

在本发明中，所述以步骤a1)结束后，优选还包括：

对得到的多层膜进行热处理，得到隔热膜。

在本发明中，所述热处理优选为离线加热；在本发明中，所述离线加热以及上述技术方案中的在线加热，能够使隔热膜与衬底的结合更加牢固，进一步提高膜层结构的稳定性。在本发明中，所述热处理的温度优选为100℃～600℃；所述热处理的时间优选为10min～120min，更优选为40min～120min。

本发明提供的制备方法简单、易控，安全环保，具有广阔的发展前景。

本发明提供了一种隔热膜，包括：衬底；复合在所述衬底上的多层膜体系；所述多层膜体系由交替复合的氧化物膜层和金属膜层组成，且顶层和底层均为氧化物膜层；所述氧化物膜层的氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化铍和氧化硅中的一种或多种；所述金属膜层的金属包括钨、钼、铬和铜中的一种或多种。与现有技术相比，本发明提供的隔热膜采用特定组成、结构的多层膜体系，利用多层膜的内部界面在材料中阻滞热流传递的特性实现隔热，并且整体实现较好的相互作用，使该隔热膜兼具良好隔热性能与力学性能，且膜层中不存在胶层，结构组成相对简单，具有多种选择性，同时致密无孔，膜基结合强度好，结构稳定。实验结果表明，本发明提供的隔热膜的热导率低于2W/(m·K)，硬度高于7GPa，膜基结合强度高于20mN；根据调控膜层厚度及部分氧化金属膜层中氧化物的含量，本发明提供的隔热膜的可见光透过率在20％～87％。

另外，本发明提供的制备方法简单、易控，安全环保，具有广阔的发展前景。

为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化铝陶瓷靶，纯度为99.99％；金属钨靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：①室温下，先由氧化铝陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为60W，所镀制氧化铝膜厚度为6nm；②室温下，在①的基础上，由金属钨靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为1：80，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为50W，所镀制部分氧化金属钨膜厚度为5nm；③室温下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，最后经离线热处理，热处理温度为400℃，热处理时间为60min，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例1提供的隔热膜的结构为：

氧化铝膜/部分氧化金属钨膜/氧化铝膜/……/部分氧化金属钨膜/氧化铝膜，总膜层数为21层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例1提供的隔热膜的热导率为0.35W/(m·K)，硬度为8.54GPa，膜基结合强度为42.20mN，可见光透过率为31％；本发明实施例1提供的隔热膜的截面高分辨透射电镜(TEM)图如图1所示，多层膜的划痕实验曲线如图2所示，对应的划痕扫描电镜(SEM)形貌如图3所示。

实施例2

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化铝陶瓷靶，纯度为99.99％；金属钼靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：镀膜前对玻璃衬底进行在线加热，加热温度为200℃，保温时间为30min；①在此温度下，先由氧化铝陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为1Pa，溅射功率为80W，所镀制氧化铝膜厚度为6nm；②在此温度下，在①的基础上，由金属钼靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为1：100，溅射气压为1Pa，溅射功率为60W，所镀制部分氧化金属钼膜厚度为18nm；③在此温度下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例2提供的隔热膜的结构为：

氧化铝膜/部分氧化金属钼膜/氧化铝膜/……/部分氧化金属钼膜/氧化铝膜，总膜层数为11层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例2提供的隔热膜的热导率为0.51W/(m·K)，硬度为10.63GPa，膜基结合强度为32.14mN，可见光透过率为24％。

实施例3

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化铝陶瓷靶，纯度为99.99％；金属铜靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：①室温下，先由氧化铝陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为50W，所镀制氧化铝膜厚度为10nm；②室温下，在①的基础上，由金属铜靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为1：70，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为60W，所镀制部分氧化金属铜膜厚度为9nm；③室温下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，最后经离线热处理，热处理温度为100℃，热处理时间为80min，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例3提供的隔热膜的结构为：

氧化铝膜/部分氧化金属铜膜/氧化铝膜/……/部分氧化金属铜膜/氧化铝膜，总膜层数为17层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例3提供的隔热膜的热导率为0.72W/(m·K)，硬度为7.85GPa，膜基结合强度为23.79mN，可见光透过率为42％。

实施例4

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化锆陶瓷靶，纯度为99.99％；金属钨靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：①室温下，先由氧化锆陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为80W，所镀制氧化锆膜厚度为13nm；②室温下，在①的基础上，由金属钨靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为1：90，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为100W，所镀制部分氧化金属钨膜厚度为10nm；③室温下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，最后经离线热处理，热处理温度为600℃，热处理时间为90min，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例4提供的隔热膜的结构为：

氧化锆膜/部分氧化金属钨膜/氧化锆膜/……/部分氧化金属钨膜/氧化锆膜，总膜层数为41层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例4提供的隔热膜的热导率为0.72W/(m·K)，硬度为12.68GPa，膜基结合强度为36.27mN，可见光透过率为30％。

实施例5

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化钇陶瓷靶，纯度为99.99％；金属钼靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：镀膜前对玻璃衬底进行在线加热，加热温度为300℃，保温时间为20min；①在此温度下，先由氧化钇陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为1.2Pa，溅射功率为100W，所镀制氧化钇膜厚度为25nm；②在此温度下，在①的基础上，由金属钼靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为0：50，溅射气压为1Pa，溅射功率为100W，所镀制部分氧化金属钼膜厚度为30nm；③在此温度下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例5提供的隔热膜的结构为：

氧化钇膜/部分氧化金属钼膜/氧化钇膜/……/部分氧化金属钼膜/氧化钇膜，总膜层数为27层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例5提供的隔热膜的热导率为0.83W/(m·K)，硬度为11.17GPa，膜基结合强度为30.33mN，可见光透过率为23％。

实施例6

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化钛陶瓷靶，纯度为99.99％；金属铬靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：镀膜前对玻璃衬底进行在线加热，加热温度为150℃，保温时间为30min；①在此温度下，先由氧化钛陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为100W，所镀制氧化钛膜厚度为30nm；②在此温度下，在①的基础上，由金属铬靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为1：60，溅射气压为1Pa，溅射功率为60W，所镀制部分氧化金属铬膜厚度为50nm；③在此温度下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例6提供的隔热膜的结构为：

氧化钛膜/部分氧化金属铬膜/氧化钛膜/……/部分氧化金属铬膜/氧化钛膜，总膜层数为31层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例6提供的隔热膜的热导率为1.26W/(m·K)，硬度为8.13GPa，膜基结合强度为22.71mN，可见光透过率为40％。

实施例7

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化硅陶瓷靶，纯度为99.99％；金属铬靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：①室温下，先由氧化硅陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为1Pa，溅射功率为80W，所镀制氧化硅膜厚度为20nm；②室温下，在①的基础上，由金属铬靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为1：50，溅射气压为1Pa，溅射功率为80W，所镀制部分氧化金属铬膜厚度为60nm；③室温下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，最后经离线热处理，热处理温度为300℃，热处理时间为40min，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例7提供的隔热膜的结构为：

氧化硅膜/部分氧化金属铬膜/氧化硅膜/……/部分氧化金属铬膜/氧化硅膜，总膜层数为41层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例7提供的隔热膜的热导率为0.94W/(m·K)，硬度为10.09GPa，膜基结合强度为29.36mN，可见光透过率为49％。

实施例8

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化镁陶瓷靶，纯度为99.99％；金属钨靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：①室温下，先由氧化镁陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为1Pa，溅射功率为100W，所镀制氧化镁膜厚度为10nm；②室温下，在①的基础上，由金属钨靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为4：50，溅射气压为1Pa，溅射功率为80W，所镀制部分氧化金属钨膜厚度为40nm；③室温下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，最后经离线热处理，热处理温度为350℃，热处理时间为50min，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例8提供的隔热膜的结构为：

氧化镁膜/部分氧化金属钨膜/氧化镁膜/……/部分氧化金属钨膜/氧化镁膜，总膜层数为41层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例8提供的隔热膜的热导率为0.83W/(m·K)，硬度为10.81GPa，膜基结合强度为34.12mN，可见光透过率为51％。

实施例9

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化铍陶瓷靶，纯度为99.99％；金属钼靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：镀膜前对玻璃衬底进行在线加热，加热温度为100℃，保温时间为15min；①在此温度下，先由氧化铍陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为60W，所镀制氧化铍膜厚度为50nm；②在此温度下，在①的基础上，由金属钼靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为10：50，溅射气压为1Pa，溅射功率为50W，所镀制部分氧化金属钼膜厚度为50nm；③在此温度下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例9提供的隔热膜的结构为：

氧化铍膜/部分氧化金属钼膜/氧化铍膜/……/部分氧化金属钼膜/氧化铍膜，总膜层数为43层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例9提供的隔热膜的热导率为1.58W/(m·K)，硬度为7.62GPa，膜基结合强度为24.16mN，可见光透过率为79％。

实施例10

对待镀膜玻璃衬底进行清洗、干燥后，进行预真空过渡；然后采用磁控溅射镀制方法镀制膜层：

(1)配制2种靶材：氧化钙陶瓷靶，纯度为99.99％；金属铬靶，纯度为99.95％。

(2)磁控溅射镀膜：①室温下，先由氧化钙陶瓷靶在纯氩气氛围中对玻璃衬底进行磁控溅射镀膜，溅射气压为1.1Pa，溅射功率为80W，所镀制氧化钙膜厚度为10nm；②室温下，在①的基础上，由金属铬靶在氩氧混合气体氛围中进行磁控溅射，溅射时氧氩比为5：50，溅射气压为1Pa，溅射功率为60W，所镀制部分氧化金属铬膜厚度为50nm；③室温下，在②的基础上重复步骤①、②，并最终以步骤①结束，最后经离线热处理，热处理温度为150℃，热处理时间为120min，即可得到具有良好隔热性能和力学性能的隔热膜。

本发明实施例10提供的隔热膜的结构为：

氧化钙膜/部分氧化金属铬膜/氧化钙膜/……/部分氧化金属铬膜/氧化钙膜，总膜层数为51层。

对其各项性能进行表征，结果如下：

本发明实施例10提供的隔热膜的热导率为1.37W/(m·K)，硬度为10.19GPa，膜基结合强度为26.75mN，可见光透过率为63％。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种隔热膜，包括：

衬底；

复合在所述衬底上的多层膜体系；所述多层膜体系由交替复合的氧化物膜层和金属膜层组成，且顶层和底层均为氧化物膜层；

所述氧化物膜层的氧化物包括氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化铍和氧化硅中的一种或多种；

所述金属膜层的金属包括钨、钼、铬和铜中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的隔热膜，其特征在于，所述多层膜体系的总厚度小于等于5000nm，膜层总数大于等于5层。

3.根据权利要求1所述的隔热膜，其特征在于，所述氧化物膜层的厚度为2nm～200nm，所述金属膜层的厚度为2nm～200nm。

4.根据权利要求1所述的隔热膜，其特征在于，所述金属膜层为部分氧化金属膜；所述部分氧化金属膜的氧含量为0～100％。

5.一种权利要求1～4任一项所述的隔热膜的制备方法，包括以下步骤：

a)采用磁控溅射在衬底上镀制多层膜体系，得到隔热膜；

所述镀制的过程具体为：

a1)采用氧化物靶对衬底进行第一磁控溅射，得到氧化物膜层；

a2)采用金属靶对得到的氧化物膜层进行第二磁控溅射，得到金属膜层；

a3)重复步骤a1)和a2)，并以步骤a1)结束，得到隔热膜。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤a1)中所述第一磁控溅射在纯氩气气氛中进行；所述第一磁控溅射的温度为20℃～600℃，溅射气压为0.3Pa～3Pa，溅射功率为30W～300W。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤a2)中所述第二磁控溅射在氩气和氧气的混合气体气氛中进行；所述第二磁控溅射的温度为20℃～600℃，溅射气压为0.3Pa～3Pa，溅射功率为30W～300W。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述氩气和氧气的混合气体中氧气的体积百分比为0～50％。

9.根据权利要求5～8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤a1)中所述采用氧化物靶对衬底进行第一磁控溅射前，还包括：

对衬底依次进行清洗、干燥、预真空过渡和加热；

所述加热的温度为第一磁控溅射的温度；所述加热的保温时间为10min～30min。

10.根据权利要求5～8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤a3)中所述以步骤a1)结束后，还包括：

对得到的多层膜进行热处理，得到隔热膜；

所述热处理的温度为100℃～600℃，时间为10min～120min。

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