CN114345662B - 一种增透膜及其制备方法、增透膜制备装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种增透膜及其制备方法、增透膜制备装置，增透膜制备方法包括以下步骤：(1)配制基础溶胶，基础溶胶中包含正硅酸乙酯、乙醇和水；(2)然后向基础溶胶内通入氨气，得到含饱和氨气的溶胶；(3)将溶胶涂覆在基片的表面形成膜层；(4)使膜层处于温度为T1的含有氨气、乙醇和水的饱和蒸汽中，同时使基片远离膜层的表面的温度为T2，陈化处理2h至72h；其中，0℃＜T1≤10℃，30℃＜T2≤60℃，T1和T2的差值30℃≤ΔT＜60℃；(5)在120℃至250℃的空气中干燥固化；(6)在450℃至750℃热处理后得到增透膜。上述制备方法简单，得到的增透膜也具有良好的增透效果。

Description

一种增透膜及其制备方法、增透膜制备装置

技术领域

本申请涉及光学增透膜技术领域，特别是涉及一种增透膜及其制备方法、增透膜制备装置。

背景技术

在光学、光伏等器件中，人们通常在透光材料表面涂镀增透膜来提高光的透过率，其中，二氧化硅增透膜的应用最为广泛。制备二氧化硅薄膜最常用的方法为溶胶凝胶法，该方法制备得到的增透膜为单层薄膜，只能获得单点波长反射率较小的增透效果。

在现有技术中，通常采用多层薄膜堆叠法来克服上述问题，也即将多层薄膜叠加涂覆，各膜层的折射率梯度变化，从而得到宽波段增透效果。但其缺陷在于，当膜层层数太少时(例如小于或等于3层)，增透膜的折射率在厚度方向呈台阶变化，增透效果有限；当膜层层数太多时(例如大于或等于4层)，虽然增透效果提高，但涂膜工序增多，加工效率下降，成品率下降，导致成本升高，同时也难以满足批量加工的要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种增透膜及其制备方法、增透膜制备装置，以简化制备工艺并提高增透膜的增透效果。

本申请的第一方面提供一种增透膜的制备方法，其包括以下步骤：(1)配制基础溶胶，所述基础溶胶中包含正硅酸乙酯、乙醇和水；(2)然后向所述基础溶胶内通入氨气，得到含饱和氨气的溶胶；(3)将所述溶胶涂覆在基片的表面形成膜层；(4)使所述膜层处于温度为T1的含有氨气、乙醇和水的饱和蒸汽中，同时使所述基片远离所述膜层的表面的温度为T2，陈化处理2h至72h；其中，0℃＜T1≤10℃，30℃＜T2≤60℃，T1和T2的差值30℃≤ΔT＜60℃；(5)在120℃至250℃的空气中干燥固化；(6)在450℃至750℃热处理后得到所述增透膜。

在本申请的一些实施方案中，所述基础溶胶中正硅酸乙酯、乙醇和水的摩尔比为1:(2～6):(8～12)。

在本申请的一些实施方案中，所述步骤(4)中的所述饱和蒸汽处于流动状态，所述饱和蒸汽的流速为1m/s至20m/s。

在本申请的一些实施方案中，所述基础溶胶包括成膜剂，基于所述基础溶胶的体积，所述成膜剂的体积百分比为0.1％至6％，所述成膜剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基丙烯酰胺、聚1,3-氧氮杂-2-环戊烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯中的至少一种。

本申请的第二方面提供一种增透膜，其根据前述任一实施方案中的制备方法制得，所述增透膜沿自身厚度方向具有连续渐变的折射率，所述增透膜的折射率为1.10至1.40，所述增透膜的厚度为100nm至1200nm。

本申请的第三方面提供一种增透膜制备装置，其用于制备前述任一实施方案中的增透膜，所述增透膜制备装置包括：

腔体，由顶壁、侧壁和金属底板构成，所述顶壁包括出气孔和进气孔，所述侧壁包括用于打开所述腔体的开口区域，所述腔体用于放置涂覆有溶胶的基片；

第一恒温水箱，所述金属底板位于第一恒温水箱中，所述第一恒温水箱的温度为T2；

恒温水柱，其底部与所述第一恒温水箱的底部连通；

第二恒温水箱，设置在所述顶壁上，所述第二恒温水箱包括进气管路、出气管路、氨气罐、设置在所述进气管路上的抽气泵和第一阀门，以及位于所述第二恒温水箱内且在所述进气管路和所述出气管路之间依次设置的蛇形管路、乙醇罐和水罐；所述进气管路的一端与所述进气口连接，所述进气管路的另一端与蛇形管路的一端连接，所述抽气泵比所述第一阀门更靠近所述进气口，所述蛇形管路的另一端包括二个支管，所述蛇形管路的另一端的二个支管分别伸入所述乙醇罐和所述水罐中；所述的出气管路的一端与所述出气口连接，所述出气管路的另一端包括二个支管，所述出气管路的另一端的二个支管分别伸入所述乙醇罐和所述水罐中；由所述蛇形管路伸入乙醇罐的支管上并联有氨气进气管路，所述氨气进气管路与氨气罐连通，所述氨气罐内置有温度为T1的氨气，所述氨气进气管路上设有第二阀门，所述第二恒温水箱的温度为T1；

所述增透膜制备装置满足0℃＜T1≤10℃，30℃＜T2≤60℃，T1和T2的差值30℃≤ΔT＜60℃。

在本申请的一些实施方案中，所述顶壁还设置有呼吸阀。

在本申请的一些实施方案中，所述金属底板的厚度为1mm至5mm。

在本申请的一些实施方案中，所述金属底板的材料选自铜或银。

本申请提供一种增透膜的制备方法，其包括以下步骤：(1)配制基础溶胶，基础溶胶中包含正硅酸乙酯、乙醇和水；(2)然后向基础溶胶内通入氨气，得到含饱和氨气的溶胶；(3)将溶胶涂覆在基片的表面形成膜层；(4)使膜层处于温度为T1的含有氨气、乙醇和水的饱和蒸汽中，同时使基片远离膜层的表面的温度为T2，陈化处理2h至72h；其中，0℃＜T1≤10℃，30℃＜T2≤60℃，T1和T2的差值30℃≤ΔT＜60℃；(5)在120℃至250℃的空气中干燥固化；(6)在450℃至750℃热处理后得到增透膜。

上述氨气在水中的溶解度随温度的变化呈线性变化，其特点是随着温度的升高溶解度明显减小。当使膜层靠近基片的表面和远离基片的表面之间形成温度差，膜层中产生温度梯度，膜层中的氨气会重新分布，使得膜层中温度高的区域中氨气的含量小于膜层中温度低的区域中氨气的含量，氨气的含量直接影响硅溶胶形成过程中水解程度和缩聚程度，并导致最终产物的不同，随着氨气浓度的增加，形成的二氧化硅球形颗粒粒径逐渐增大，颗粒之间的堆积孔隙也逐渐增大，在上述温度梯度下经陈化处理后得到的增透膜中的孔隙率则会沿自身厚度方向呈连续渐变，从而使增透膜的折射率也沿自身厚度方向呈连续的渐变。上述制备方法只用涂覆一次膜层、经历一次陈化处理，工艺流程简单，可操作性强，能够改善多层涂覆导致的成品率下降的问题，有利于控制增透膜的成本；同时，制备得到的增透膜具有连续渐变的折射率，从而具有良好的增透效果。

当然，实施本申请任一实施例的产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本申请对比例1(现有技术)中的增透膜沿自身厚度方向的剖面结构示意图；

图2为本申请对比例1(现有技术)中的增透膜的折射率沿增透膜厚度方向的变化曲线图；

图3为氨气的溶解度随温度的变化曲线图；

图4为本申请的一种实施方案中的增透膜制备装置的剖面结构示意图；

图5为本申请实施例1中的增透膜的折射率沿增透膜厚度方向的变化曲线图；

图6为本申请实施例1中的增透膜沿自身厚度方向的剖面结构示意图；

图7为本申请实施例1和对比例1中的增透膜的透光率随波长的变化曲线图。

具体实施方式

下面将结合本申请和现有技术中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在现有技术中，增透膜大致分成两类：一类是由均匀成分构成的单层薄膜，其折射率在薄膜厚度方向是均匀的，另一类是由多层均匀成分堆叠构成的多层薄膜，其折射率在沿自身厚度方向呈梯度变化，例如：首先配制N种硅溶胶(N为自然数且N≥2)，分别为第一溶胶、第二溶胶、……、第N溶胶，如果在基片上单独涂覆第一溶胶，所得单层增透膜的折射率为第一折射率，或者在基片上单独涂覆第二溶胶或者第N溶胶，所得到单层增透膜的折射率为第二折射率或第N折射率，折射率关系为：第一折射率＞第二折射率＞……＞第N折射率；如果先将第一溶胶涂覆在基片表面，烘干后，再继续涂覆第二溶胶，烘干，再依次重复操作至第N溶胶，如此N次操作，得到由N层薄膜堆叠而成的增透膜。示例性的，如图1所示，N＝4，增透膜包括在基片80上依次叠加的第一薄膜71、第二薄膜72、第三薄膜73和第四薄膜74，上述4层薄膜的折射率呈阶梯式变化(如图2所示)，从而得到具有渐变折射率的增透膜。上述单层增透膜只能对单波长增透，而多层增透膜虽然得到了宽波段增透效果，但需要配制不同成分的溶胶，且需要进行多次涂覆，使得制备工艺繁琐，成品率下降，成本升高，难以满足批量化生产要求。而且，如果将涂覆的膜层层数减少，例如小于或等于3层，增透膜的折射率在厚度方向呈阶梯式变化，使得增透效果不佳。基于上述问题，本申请提供一种增透膜及其制备方法、增透膜制备装置，以简化制备工艺并提高增透膜的增透效果。

本申请的第一方面提供一种增透膜的制备方法，其包括以下步骤：(1)配制基础溶胶，基础溶胶中包含正硅酸乙酯、乙醇和水；(2)然后向基础溶胶内通入氨气，得到含饱和氨气的溶胶；(3)将溶胶涂覆在基片的表面形成膜层；(4)使膜层处于温度为T1的含有氨气、乙醇和水的饱和蒸汽中，同时使基片远离膜层的表面的温度为T2，陈化处理2h至72h；其中，0℃＜T1≤10℃，30℃＜T2≤60℃，T1和T2的差值30℃≤ΔT＜60℃；(5)在120℃至250℃的空气中干燥固化；(6)在450℃至750℃热处理后得到增透膜。

在本申请中，上述步骤(2)中含饱和氨气的溶胶是指向基础溶胶中通入氨气直至饱和得到的溶胶。上述步骤(3)中的涂覆过程和步骤(4)中使膜层处于温度为T1和T2的过程在操作中应尽快完成。上述步骤(4)中的陈化处理是指将膜层静置，使氨气在膜层中重新分布并与正硅酸乙酯反应的过程。

本申请的发明人发现，氨气易溶于水且在水中的溶解度随温度的变化明显，如图3所示，氨气随着温度升高在水中的溶解度呈线性减小。当使膜层靠近基片的表面和远离基片的表面之间形成温度差，膜层在厚度方向就会形成温度梯度，膜层中的氨气就会重新分布，使得膜层中温度高的区域中氨气的含量小于膜层中温度低的区域中氨气的含量，氨气的含量直接影响硅溶胶形成过程中水解程度和缩聚程度，并导致最终产物的不同，随着氨气浓度的增加，形成的二氧化硅球形颗粒粒径逐渐增大，颗粒之间的堆积孔隙也逐渐增大，在上述温度梯度下经陈化处理后得到的增透膜中的孔隙率则会沿自身厚度方向呈连续渐变，从而增透膜的折射率也沿自身厚度方向呈连续的渐变。上述制备方法只用涂覆一次膜层、经历一次陈化处理，工艺流程简单，可操作性强，能够改善多层涂覆导致的成品率下降的问题，有利于控制增透膜的成本；同时，制备得到的增透膜具有连续渐变的折射率，从而具有良好的增透效果。

此外，通过选择氨气，其不仅能够实现催化作用，而且会在具有温度梯度的膜层中重新分布，有利于制备具有良好增透效果的增透膜。

使膜层处于温度为T1的饱和蒸汽中，基片的温度为T2，使得膜层靠近基片的表面和远离基片的表面之间形成温度差。当T1和T2的差值ΔT过小时(例如小于30℃)，氨气在膜层中不同区域的含量差异化较小，形成的增透膜的折射率渐变不明显，对增透膜的增透效果改善也不明显。当T1和T2的差值ΔT过大时(例如大于60℃)，乙醇的挥发量增大，不利于膜层稳定。通过调控ΔT的值在上述范围内，有利于形成具有连续渐变的折射率的增透膜。通过调控T1和T2在上述范围内，有利于氨气在膜层中重新分布，以形成具有连续渐变的折射率的增透膜。

上述步骤(5)主要是为了去除膜层中的乙醇、水和氨气并将膜层固化，使膜层中形成孔隙。通过调控干燥固化温度在上述范围内，有利于提高膜层中孔隙稳定性。

上述步骤(6)主要是为了将膜层烧结在基片表面，通过调控热处理的温度在上述范围内，使二氧化硅颗粒烧结在基片表面，有利于膜层与基片结合牢固，提高膜层的耐刮擦性能。

基于上述分析可知，本申请提供的增透膜的制备方法，各个步骤之间相互关联，在上述各个步骤的共同作用下，制备得到的增透膜具有连续渐变的折射率，从而具有良好的增透效果，且制备方法简单易操作。

在本申请的一些实施方案中，基础溶胶中正硅酸乙酯、乙醇和水的摩尔比为1:(2～6):(8～12)。其中，乙醇有利于基础溶胶的形成和稳定，使水和正硅酸乙酯均匀混合，最终获得均一、稳定的溶胶体系。氨气在乙醇中的溶解度不大(通常情况小于9％)，本申请所需的氨气主要溶解在水中。当基础溶胶中水与正硅酸乙酯的比例过小时(例如摩尔比小于8:1)，即溶胶中水量较少时，溶解于水中的氨气相对于正硅酸乙酯就会总量不足，膜层中温度高的区域中氨气的含量与膜层中温度低的区域中氨气的含量之间差异化较小，形成的增透膜的折射率渐变不明显，对增透膜的增透效果改善也不明显；当基础溶胶中水与正硅酸乙酯的比例过大时(例如摩尔比大于12:1)，即基础溶胶中水量较大时，导致基础溶胶在后期涂覆过程中难以成膜。上述水可以为去离子水。通过调控正硅酸乙酯、乙醇和水的摩尔比在上述范围内，有利于获得适用于步骤(3)的溶胶，制得增透效果良好的增透膜。

在本申请的一些实施方案中，步骤(4)中的饱和蒸汽处于流动状态，饱和蒸汽的流速为1m/s至20m/s。饱和蒸汽处于流动状态，有利于使膜层表面不同区域的温度相同，从而有利于提高增透膜不同区域增透效果的均匀性。通过调控饱和蒸汽的流速在上述范围内，有利于提高增透膜不同区域之间的均一性，此外，饱和蒸汽还可以维持膜层中的成分的稳定性。

在本申请的一些实施方案中，基础溶胶包括成膜剂，基于基础溶胶的体积，成膜剂的体积百分比为0.1％至6％，成膜剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基丙烯酰胺、聚1,3-氧氮杂-2-环戊烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯中的至少一种。通过调控成膜剂的体积百分比在上述范围内，有利于使膜层形成合适的厚度以建立温度梯度。通过选择上述成膜剂，有利于与基础溶胶中的正硅酸乙酯形成协同作用以得到性能良好的增透膜。

本申请的第二方面提供一种增透膜，其根据前述任一实施方案中的制备方法制得，增透膜沿自身厚度方向具有连续渐变的折射率，增透膜的折射率为1.10至1.40，增透膜的厚度为100nm至1200nm。本申请提供的增透膜具有良好的增透效果。

本申请的第三方面提供一种增透膜制备装置，其用于制备前述任一实施方案中的增透膜，如图4所示，增透膜制备装置包括：

腔体10，由顶壁11、侧壁12和金属底板13构成，顶壁11包括出气孔111和进气孔112，侧壁12包括用于打开腔体10的开口区域121，腔体10用于放置涂覆有溶胶的基片60；

第一恒温水箱20，金属底板13位于第一恒温水箱20中，第一恒温水箱20的温度为T2；

恒温水柱30，其底部与第一恒温水箱20的底部连通；

第二恒温水箱40，设置在顶壁11上，第二恒温水箱40包括进气管路41、出气管路43、氨气罐49、设置在进气管路41上的抽气泵42和第一阀门47，以及位于第二恒温水箱40内且在进气管路41和出气管路43之间依次设置的蛇形管路44、乙醇罐45和水罐46；进气管路41的一端与进气口111连接，进气管路41的另一端与蛇形管路44的一端连接，抽气泵42比第一阀门47更靠近进气口111，蛇形管路44的另一端包括二个支管，蛇形管路44另一端的二个支管分别伸入乙醇罐45和水罐46中；出气管路43的一端与出气口112连接，出气管路43的另一端包括二个支管，出气管路43另一端的二个支管分别伸入乙醇罐45和水罐46中；由蛇形管路44伸入乙醇罐45的支管上并联有氨气进气管路48，氨气进气管路48与氨气罐49连通，氨气罐49内置有温度为T1的氨气，氨气进气管路48上设有第二阀门481，第二恒温水箱40的温度为T1；

增透膜制备装置满足0℃＜T1≤10℃，30℃＜T2≤60℃，T1和T2的差值30℃≤ΔT＜60℃。

将正硅酸乙酯、乙醇和水混合配置基础溶胶，然后向基础溶胶内通入氨气，直至饱和，得到含饱和氨气的溶胶，然后将含饱和氨气的溶胶迅速涂覆在基片的表面，形成含饱和氨的膜层，然后打开腔体10的开口区域121，将涂覆有溶胶的基片60放入腔体10中，且涂覆有溶胶的基片60与金属底板13直接接触，关闭开口区域121。在本申请中，上述腔体为密封腔体。

在将涂覆有溶胶的基片60放入腔体10以前，先关闭第一阀门47，打开第二阀门481，氨气罐49通过氨气进气管路48同时向乙醇罐45和水罐46内通入温度为T1的氨气30s至150s，使氨气在乙醇罐45和水罐46中溶解至饱和，同时也使腔体10内充满含有氨气、乙醇和水的饱和蒸汽，然后关闭第二阀门481，打开第一阀门47，将涂覆有溶胶的基片60放入腔体10。

然后启动抽气泵42，腔体10中的气体从进气口111通过进气管路41进入蛇形管路44中，与第二恒温水箱40中的水发生热交换，然后通过蛇形管路44另一端的二个支管分别进入装有乙醇的乙醇罐45、装有含饱和氨气的水罐46中。具体地，蛇形管路44另一端伸入乙醇罐45的支管的管口位于乙醇的液面以下，蛇形管路44另一端伸入水罐46的支管的管口位于水的液面以下。出气管路43另一端伸入乙醇罐45的支管的管口位于乙醇的液面以上，出气管路43另一端伸入水罐46的支管的管口位于水的液面以上。由于乙醇、水、氨气具有易挥发性，气流以鼓泡的方式产生饱和蒸汽，分别通过与乙醇罐45和水罐46连接的出气管路43另一端的支管进入出气管路43中并混合；混合后的饱和蒸汽从出气口112进入腔体10中。由于蛇形管路44、乙醇罐45、水罐46均位于温度为T1的第二恒温水箱40内，因此通过出气口112进入腔体10的饱和蒸汽温度也为T1。同时，在抽气泵42的作用下，从出气口111进入腔体10中的饱和蒸汽会再进入进气口112并重复上述流程，使腔体10中的饱和蒸汽处于流动状态且涂覆有溶胶的基片60一直处于温度为T1的饱和蒸汽中。其中，腔体10中饱和蒸汽的流动方向如图4中箭头所示。本申请对第一阀门和第二阀门没有特别限制，可以采用本领域已知的阀门，只要能实现本申请的目的即可。本申请对第一恒温水箱和第二恒温水箱中温度控制的方法没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如采用本领域已知的控制温度的方法。可以理解的是，本申请中的第一恒温水箱和第二恒温水箱包括本领域已知的恒温水箱的基本结构，例如水槽等。在本申请中，乙醇罐、水罐均为密封罐，密封罐包括罐塞，蛇形管路另一端的支管和出气管路另一端的支管可以穿透罐塞伸入密封罐中。上述氨气罐内可以设置温度调控装置，以使氨气罐内的氨气的温度为T1。本申请对抽气泵的结构和种类没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如可以使用本领域已知的抽气泵。

与此同时，金属底板13位于温度为T2的第一恒温水箱20中，由于金属底板13具有良好的导热性，从而与金属底板13直接接触的基片的表面的温度也为T2。使得涂覆在基片上的溶胶形成的膜层靠近基片的表面和远离基片的表面之间形成温度差，在膜层厚度方向产生温度梯度，膜层中的氨气由于温度梯度的存在会重新分布，使得膜层中温度高的区域中氨气的含量小于膜层中温度低的区域中氨气的含量。将涂覆有溶胶的基片在腔体中继续经陈化处理，然后依次经过干燥和热处理，得到的增透膜中的孔隙率则会沿自身厚度方向呈连续渐变，从而增透膜的折射率也沿自身厚度方向呈连续的渐变。

在本申请的一些实施方案中，如图4所示，顶壁11还设置有呼吸阀50。当腔体的内部温度需要改变时，呼吸阀可以调节腔体内部与外部环境之间的压力并使压力达到平衡，有利于陈化处理过程中压力稳定，进而提高增透膜的质量。本申请对呼吸阀的结构没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如可以使用本领域已知的呼吸阀。

在本申请的一些实施方案中，金属底板的厚度为1mm至5mm。当金属底板的厚度过小时(例如小于1mm)，金属底板的机械性能降低，影响腔体结构的稳定性；当金属底板的厚度过大时(例如大于5mm)，影响金属底板与基片之间的热传导，导致基片的温度小于T2，从而影响氨气在膜层中的重新分布，进而影响增透膜的增透效果。通过将金属底板的厚度调控在上述范围内，有利于提高腔体的结构稳定性以及制备具有良好的增透效果的增透膜。

在本申请的一些实施方案中，金属底板的材料选自铜或银。上述材料具有良好的导热性，有利于金属底板与基片之间的热传导，使得基片的温度维持为T2。

折射率测试：

按照实施例中的步骤(1)至步骤(3)制作2片含有膜层的基片，然后将其中一片基片置于腔体中，根据实施例中的温度T1和T2，设定T2的温度与T1相同，经步骤(4)、至步骤(6)，得到结构均匀的薄膜A，采用椭偏仪测试薄膜A的折射率A1。然后将另一片基片置于腔体中，根据同一实施例中的温度T1和T2，设定T1的温度与T2相同，经步骤(4)至步骤(6)，得到结构均匀的薄膜B，采用椭偏仪测试薄膜B的折射率B1。从而实施例中制备得到的增透膜的折射率处于折射率A1和折射率B1之间。例如，在实施例1中，先设置T1＝T2＝5℃制备得到薄膜A，然后设置T1＝T2＝50℃制备得到薄膜B。

同理，还可根据上述步骤制作多片含有膜层的基片，按梯度调整T1和T2的温度，得到不同温度下的薄膜的折射率，最后拟合得到增透膜的折射率沿增透膜厚度方向变化的曲线图。例如，在实施例1-1中，将T1和T2同时依次调整为5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃得到系列薄膜，然后测试其折射率，拟合得到增透膜的折射率沿增透膜厚度方向变化的曲线图(如图5所示)。

透光率测试：

本申请采用紫外可见光近红外分光光度计，测量涂覆有增透膜的基片在380nm至1600nm波段范围内的透光率，记为增透膜的透光率。可以得到380nm至1600nm波段范围内的最大透光率和平均透光率。其中，实施例和对比例中基片的平均透光率为91.5％。

实施例1

(1)将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水和成膜剂聚乙烯吡咯烷酮混合配置基础溶胶，其中，成膜剂的体积百分比为1％，正硅酸乙酯、乙醇、去离子水的摩尔比为1:6:10。

(2)然后向基础溶胶内通入氨气，得到含饱和氨气的溶胶；

(3)将溶胶迅速涂覆在基片的一个表面上，形成膜层；

(4)然后将涂覆有膜层的基片迅速放入腔体中，使得基片与金属底板直接接触，设置第一恒温水箱的温度T2＝50℃，第二恒温水箱的温度T1＝5℃，经过30min热平衡后启动抽气泵并控制抽气泵的流量为12m/s，然后进行陈化处理。其中，金属底板为铜板、厚度为2mm，陈化处理时间为24h。

(5)然后在空气气氛中进行干燥固化处理，干燥固化处理的温度为200℃、时间为30min。

(6)然后在空气气氛中进行热处理，热处理的温度为620℃、时间为200s，得到折射率呈线性渐变的增透膜，具有宽波段增透性能，其结构如图6所示，增透膜90设置在基片80的表面上，增透膜的厚度为600nm。

实施例2至实施例5

除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1相同。

对比例1

将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水和成膜剂聚乙烯吡咯烷酮混合配置基础溶胶，其中，成膜剂的体积百分比为1％，正硅酸乙酯、乙醇、去离子水的摩尔比为1:6:10。向基础溶胶中加入氨水混合均匀后经普通陈化处理和除氨后得到碱催化硅溶胶(记为第四溶胶)，向基础溶胶中加入盐酸溶液混合均匀后并经普通陈化处理得到酸催化硅溶胶(记为第一溶胶)。通过调控第四溶胶和第一溶胶的pH，使得第四溶胶涂覆在基片上得到的增透膜的折射率为1.23，第一溶胶涂覆在基片上得到的增透膜的折射率为1.35。然后将第四溶胶与第一溶胶以体积比7:3的比例混合搅拌，经普通陈化处理，得到第三溶胶，其涂覆在基片上得到的增透膜的折射率为1.28；将第四溶胶与第一溶胶以体积比4:7的比例混合搅拌，经普通陈化处理，得到第二溶胶，其涂覆在基片上得到的增透膜的折射率为1.31。其中，上述普通陈化处理是指在常温下静置1天至5天。上述除氨为本领域已知的除氨处理过程。通常情况下，溶胶的pH增大，其涂覆在基片上得到的增透膜的折射率减小。

将上述第一溶胶、第二溶胶、第三溶胶、第四溶胶采用多层薄膜堆叠法依次涂覆在基片上，得到由四层薄膜叠加的增透膜(结构如图1所示)，增透膜总厚度为620nm。

各实施例和对比例的相关制备参数和性能测试如表1所示。

表1

注：表1中的“/”表示不存在对应的制备参数或物质。

参考表1，从实施例1至实施例5、对比例1可以看出，采用本申请提供的制备方法制得增透膜的最高透光率和平均透光率均比对比例1高。具体地，如图7所示，在380nm至1600nm波段范围内，在相同波长下，实施例1得到的增透膜的透光率均高于对比例1。实施例1的最高透光率为96.6％，平均透光率为95.7％；对比例1的最高透光率为95.7％，平均透光率为94.8％，可见，实施例1采用本申请提供的制备方法制得的增透膜无论是最高透光率还是平均透光率都比对比例1采用现有技术制得的增透膜的高，从而说明采用本申请提供的制备方法制得的增透膜具有更好的宽波段增透效果。此外，在450nm至680nm范围内，实施例1得到的增透膜的透光率明显高于对比例1，从而说明实施例1采用本申请提供的制备方法制得的增透膜具有更好的可见光增透效果。

在制备增透膜的过程中，T1、T2、ΔT，以及正硅酸乙酯、乙醇和水的摩尔比通常会影响增透膜的折射率和增透效果，从实施例1至实施例5可以看出，当T1、T2、ΔT，以及正硅酸乙酯、乙醇和水的摩尔比在本申请的范围内，得到的增透膜具有良好的宽波段增透效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法或者物品不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种方法或者物品所固有的要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种增透膜的制备方法，其包括以下步骤：

（1）配制基础溶胶，所述基础溶胶中包含正硅酸乙酯、乙醇和水，正硅酸乙酯、乙醇和水的摩尔比为1:（2~6）:（8~12）；所述基础溶胶包括成膜剂，基于所述基础溶胶的体积，所述成膜剂的体积百分比为0.1%至6%，所述成膜剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基丙烯酰胺、聚1,3-氧氮杂-2-环戊烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯中的至少一种；

（2）然后向所述基础溶胶内通入氨气，得到含饱和氨气的溶胶；

（3）将所述溶胶涂覆在基片的表面形成膜层；

（4）使所述膜层处于温度为T1的含有氨气、乙醇和水的饱和蒸汽中，同时使所述基片远离所述膜层的表面的温度为T2，陈化处理2h至72h；其中，0℃＜T1≤10℃，30℃＜T2≤60℃，T1和T2的差值30℃≤∆T＜60℃；所述饱和蒸汽的流速为1m/s至20m/s；

（5）在120℃至250℃的空气中干燥固化；

（6）在450℃至750℃热处理后得到所述增透膜。

2.一种增透膜，其根据权利要求1所述的制备方法制得，所述增透膜沿自身厚度方向具有连续渐变的折射率，所述增透膜的折射率为1.10至1.40，所述增透膜的厚度为100nm至1200nm。

3.一种增透膜制备装置，其用于制备权利要求2所述的增透膜，所述增透膜制备装置包括：

腔体，由顶壁、侧壁和金属底板构成，所述顶壁包括出气孔和进气孔，所述侧壁包括用于打开所述腔体的开口区域，所述腔体用于放置涂覆有溶胶的基片；所述顶壁还设置有呼吸阀；所述金属底板的厚度为1mm至5mm；

第一恒温水箱，所述金属底板位于第一恒温水箱中，所述第一恒温水箱的温度为T2；

恒温水柱，其底部与所述第一恒温水箱的底部连通；

第二恒温水箱，设置在所述顶壁上，所述第二恒温水箱包括进气管路、出气管路、氨气罐、设置在所述进气管路上的抽气泵和第一阀门，以及位于所述第二恒温水箱内且在所述进气管路和所述出气管路之间依次设置的蛇形管路、乙醇罐和水罐；所述进气管路的一端与所述进气孔连接，所述进气管路的另一端与蛇形管路的一端连接，所述抽气泵比所述第一阀门更靠近所述进气孔，所述蛇形管路的另一端包括二个支管，所述蛇形管路的另一端的二个支管分别伸入所述乙醇罐和所述水罐中；所述的出气管路的一端与所述出气孔连接，所述出气管路的另一端包括二个支管，所述出气管路的另一端的二个支管分别伸入所述乙醇罐和所述水罐中；由所述蛇形管路伸入乙醇罐的支管上并联有氨气进气管路，所述氨气进气管路与氨气罐连通，所述氨气罐内置有温度为T1的氨气，所述氨气进气管路上设有第二阀门，所述第二恒温水箱的温度为T1；

所述增透膜制备装置满足0℃＜T1≤10℃，30℃＜T2≤60℃，T1和T2的差值30℃≤∆T＜60℃。

4.根据权利要求3所述的增透膜制备装置，其中，所述金属底板的材料选自铜或银。

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