CN116891346A - 一种防水雾透明导电玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防水雾透明导电玻璃及其制备方法和应用。本发明的防水雾透明导电玻璃的组成包括疏水透明导电玻璃、温控电源、温度传感器和电极，疏水透明导电玻璃的组成包括依次设置的透明耐热玻璃、锑掺杂二氧化锡薄膜和疏水薄膜，锑掺杂二氧化锡薄膜包含若干锑掺杂二氧化锡柱状晶，锑掺杂二氧化锡柱状晶呈阵列状排布在透明耐热玻璃表面，疏水薄膜覆盖在锑掺杂二氧化锡柱状晶表面，温控电源与温度传感器和电极进行电连接，温度传感器和电极均设置在锑掺杂二氧化锡薄膜表面。本发明的防水雾透明导电玻璃具有升温速度快、温控精准、抗水雾和粉尘吸附效果好、生产成本低等优点，用作衣物烘干机观察窗玻璃可以确保在整个烘干过程中观察窗透明。
Description
技术领域
本发明涉及特种玻璃技术领域，具体涉及一种防水雾透明导电玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
衣物烘干机是洗涤机械中的一种，其用于在水洗脱水之后除去服装和其他纺织品中的水分。衣物烘干机通常设置有由耐热玻璃制作而成的观察窗，便于观察烘干机内部衣物的状况。然而，衣物烘干过程中由于烘干机内温度较高、湿度较大，而外界温度较低，观察窗外表面的温度低于烘干机内的露点温度，从而会导致观察窗的内壁凝结大量的雾状微水滴，最终使观察窗失去观察效果。
因此，开发一种具有防水雾效果的特种玻璃具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水雾透明导电玻璃及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种防水雾透明导电玻璃，其组成包括疏水透明导电玻璃、温控电源、温度传感器和电极；所述疏水透明导电玻璃的组成包括依次设置的透明耐热玻璃、锑掺杂二氧化锡薄膜和疏水薄膜；所述锑掺杂二氧化锡薄膜包含若干锑掺杂二氧化锡柱状晶；所述锑掺杂二氧化锡柱状晶呈阵列状排布在透明耐热玻璃表面；所述疏水薄膜覆盖在锑掺杂二氧化锡柱状晶表面；所述温控电源与温度传感器和电极进行电连接；所述温度传感器和电极均设置在锑掺杂二氧化锡薄膜表面。
优选地，所述透明耐热玻璃为硅酸盐玻璃、石英玻璃中的一种。
优选地，所述锑掺杂二氧化锡薄膜的厚度为2.8μm～3.2μm。
优选地，所述疏水薄膜由含有长链全氟烷基的硅烷偶联剂制成。
优选地，所述含有长链全氟烷基的硅烷偶联剂为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷中的至少一种。
优选地，所述温度传感器的工作温度范围为0℃～200℃。
优选地，所述电极呈条状对称贴合在锑掺杂二氧化锡薄膜表面两端。
一种如上所述的防水雾透明导电玻璃的制备方法包括以下步骤：
1)采用SnO2-Sb2O3复合靶材进行磁控溅射在耐热玻璃的一面生长呈阵列状排布的锑掺杂二氧化锡柱状晶，得到单面含锑掺杂二氧化锡柱状晶层的耐热玻璃；
2)将耐高温导电银浆涂覆在锑掺杂二氧化锡柱状晶层表面的两端，再进行固化、退火和烧结，得到含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜的耐热玻璃；
3)将含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜的耐热玻璃浸入疏水材料分散液中进行浸泡，再取出进行干燥和老化处理形成疏水薄膜，得到疏水透明导电玻璃；
4)将温度传感器贴合在疏水透明导电玻璃中的锑掺杂二氧化锡薄膜表面，并将温控电源与温度传感器和电极进行电连接，即得防水雾透明导电玻璃。
优选地，步骤1)所述SnO2-Sb2O3复合靶材中SnO2、Sb2O3的质量比为95:5。
优选地，步骤1)所述磁控溅射在基体温度为150℃～200℃、靶材功率密度为5.3W/cm2～6.5W/cm2的条件下进行。
优选地，步骤1)所述磁控溅射在O2-Ar气氛中进行。
优选地，步骤2)所述固化、退火和烧结的具体操作为：将涂覆有耐高温导电银浆的耐热玻璃加热至110℃～150℃进行固化，再放入马弗炉中从室温升温至680℃～720℃后退火40min～60min，再升温至800℃～900℃后烧结5min～15min，再炉冷至300℃以下，再取出空冷。
优选地，步骤3)所述浸泡的时间为60min～90min。
优选地，步骤3)所述干燥的方式为风干。
优选地，所述风干的时间为20h～30h。
优选地，步骤3)所述老化处理在100℃～110℃下进行，老化处理的时间为30min～40min。
优选地，步骤3)所述老化处理在大气气氛中进行。
一种烘干机，观察窗玻璃为上述防水雾透明导电玻璃。
本发明的有益效果是：本发明的防水雾透明导电玻璃具有升温速度快、温控精准、抗水雾和粉尘吸附效果好、生产成本低等优点，用作衣物烘干机观察窗玻璃可以确保在整个烘干过程中观察窗透明。
具体来说：
1)本发明的防水雾透明导电玻璃中的透明耐热玻璃表面设置有由呈阵列状排布的锑掺杂二氧化锡柱状晶构成的锑掺杂二氧化锡薄膜，该薄膜对温度响应迅速，对其通电进行加热升温速度快，且结合温控电源和温度传感器可以进行精准温控；
2)本发明的防水雾透明导电玻璃中的锑掺杂二氧化锡柱状晶表面覆盖有疏水薄膜，其可以显著降低锑掺杂二氧化锡薄膜因水雾和粉尘吸附侵蚀而造成的损伤。
附图说明
图1为本发明的防水雾透明导电玻璃的结构示意图。
附图标识说明：10、疏水透明导电玻璃；20、温控电源；30、温度传感器；40、电极。
图2为实施例1中的锑掺杂二氧化锡薄膜的截面的SEM图。
图3为实施例1中覆盖有疏水薄膜的锑掺杂二氧化锡薄膜的表面的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种防水雾透明导电玻璃(结构示意图如图1所示)，其由疏水透明导电玻璃10、温控电源20、温度传感器30和电极40组成；疏水透明导电玻璃10由依次设置的透明耐热玻璃、锑掺杂二氧化锡薄膜和疏水薄膜组成；锑掺杂二氧化锡薄膜包含若干锑掺杂二氧化锡柱状晶；锑掺杂二氧化锡柱状晶呈阵列状排布在透明耐热玻璃表面；疏水薄膜覆盖在锑掺杂二氧化锡柱状晶表面；温控电源20与温度传感器30和电极40进行电连接；温度传感器30贴合在锑掺杂二氧化锡薄膜表面；电极40呈条状对称贴合在锑掺杂二氧化锡薄膜表面两端。
上述防水雾透明导电玻璃的制备方法包括以下步骤：
1)采用SnO2-Sb2O3复合靶材(SnO2、Sb2O3的质量比为95:5)在O2-Ar气氛(氧分压为50％)中进行磁控溅射在硅酸盐玻璃(大小规格为150mm×240mm×2mm)的一面生长呈阵列状排布的锑掺杂二氧化锡柱状晶，磁控溅射参数：基体温度为200℃、靶材功率密度为5.5W/cm2，得到单面含锑掺杂二氧化锡柱状晶层(厚度为2.8μm)的硅酸盐玻璃；
2)将耐高温导电银浆(深圳市赛雅电子浆料有限公司的高温银浆01H-1803)涂覆在锑掺杂二氧化锡柱状晶层表面的两端，再加热至110℃进行烘烤固化，再放入马弗炉中从室温升温至700℃后退火50min，再升温至850℃后烧结10min，再炉冷至300℃以下，再取出空冷，得到含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜(方块电阻为35Ω)的硅酸盐玻璃；
3)将含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜的硅酸盐玻璃浸入1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷的乙醇分散液中浸泡60min，再取出风干24h后在大气气氛中110℃老化30min形成疏水薄膜(疏水薄膜与水的接触角为116.8°)，得到疏水透明导电玻璃；
4)将温度传感器(工作温度范围为0℃～200℃)贴合在疏水透明导电玻璃中的锑掺杂二氧化锡薄膜表面，并将温控电源与温度传感器和电极进行电连接，即得防水雾透明导电玻璃。
本实施例中的锑掺杂二氧化锡薄膜的截面的扫描电镜(SEM)图如图2所示，覆盖有疏水薄膜的锑掺杂二氧化锡薄膜的表面的SEM图如图3所示。
由图2和图3可知：锑掺杂二氧化锡薄膜包含若干锑掺杂二氧化锡柱状晶，锑掺杂二氧化锡柱状晶呈阵列状排布在硅酸盐玻璃表面，在使用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷进行疏水改性后，锑掺杂二氧化锡柱状晶之间的空隙被疏水涂层填充。
实施例2：
一种防水雾透明导电玻璃(结构同实施例1)，其制备方法包括以下步骤：
1)采用SnO2-Sb2O3复合靶材(SnO2、Sb2O3的质量比为95:5)在O2-Ar气氛(氧分压为50％)中进行磁控溅射在硅酸盐玻璃(大小规格为150mm×240mm×2mm)的一面生长呈阵列状排布的锑掺杂二氧化锡柱状晶，磁控溅射参数：基体温度为150℃、靶材功率密度为6W/cm2，得到单面含锑掺杂二氧化锡柱状晶层(厚度为2.9μm)的硅酸盐玻璃；
2)将耐高温导电银浆(深圳市赛雅电子浆料有限公司的高温银浆01H-1803)涂覆在锑掺杂二氧化锡柱状晶层表面的两端，再加热至110℃进行烘烤固化，再放入马弗炉中从室温升温至700℃后退火50min，再升温至850℃后烧结10min，再炉冷至300℃以下，再取出空冷，得到含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜(方块电阻为33Ω)的硅酸盐玻璃；
3)将含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜的硅酸盐玻璃浸入1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷的乙醇分散液中浸泡90min，再取出风干24h后在大气气氛中100℃老化30min形成疏水薄膜(疏水薄膜与水的接触角为114.0°)，得到疏水透明导电玻璃；
4)将温度传感器(工作温度范围为0℃～200℃)贴合在疏水透明导电玻璃中的锑掺杂二氧化锡薄膜表面，并将温控电源与温度传感器和电极进行电连接，即得防水雾透明导电玻璃。
实施例3：
一种防水雾透明导电玻璃(结构同实施例1)，其制备方法包括以下步骤：
1)采用SnO2-Sb2O3复合靶材(SnO2、Sb2O3的质量比为95:5)在O2-Ar气氛(氧分压为50％)中进行磁控溅射在硅酸盐玻璃(大小规格为150mm×150mm×2mm)的一面生长呈阵列状排布的锑掺杂二氧化锡柱状晶，磁控溅射参数：基体温度为150℃、靶材功率密度为6W/cm2，得到单面含锑掺杂二氧化锡柱状晶层(厚度为3.2μm)的硅酸盐玻璃；
2)将耐高温导电银浆(深圳市赛雅电子浆料有限公司的高温银浆01H-1803)涂覆在锑掺杂二氧化锡柱状晶层表面的两端，再加热至110℃进行烘烤固化，再放入马弗炉中从室温升温至700℃后退火50min，再升温至850℃后烧结10min，再炉冷至300℃以下，再取出空冷，得到含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜(方块电阻为33Ω)的硅酸盐玻璃；
3)将含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜的硅酸盐玻璃浸入1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷的乙醇分散液中浸泡60min，再取出风干24h后在大气气氛中100℃老化30min形成疏水薄膜(疏水薄膜与水的接触角为117.6°)，得到疏水透明导电玻璃；
4)将温度传感器(工作温度范围为0℃～200℃)贴合在疏水透明导电玻璃中的锑掺杂二氧化锡薄膜表面，并将温控电源与温度传感器和电极进行电连接，即得防水雾透明导电玻璃。
实施例4：
一种防水雾透明导电玻璃(结构同实施例1)，其制备方法包括以下步骤：
1)采用SnO2-Sb2O3复合靶材(SnO2、Sb2O3的质量比为95:5)在O2-Ar气氛(氧分压为50％)中进行磁控溅射在硅酸盐玻璃(大小规格为150mm×150mm×2mm)的一面生长呈阵列状排布的锑掺杂二氧化锡柱状晶，磁控溅射参数：基体温度为200℃、靶材功率密度为5.5W/cm2，得到单面含锑掺杂二氧化锡柱状晶层(厚度为3.1μm)的硅酸盐玻璃；
2)将耐高温导电银浆(深圳市赛雅电子浆料有限公司的高温银浆01H-1803)涂覆在锑掺杂二氧化锡柱状晶层表面的两端，再加热至110℃进行烘烤固化，再放入马弗炉中从室温升温至700℃后退火50min，再升温至850℃后烧结10min，再炉冷至300℃以下，再取出空冷，得到含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜(方块电阻为30Ω)的硅酸盐玻璃；
3)将含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜的硅酸盐玻璃浸入1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷的乙醇分散液中浸泡90min，再取出风干24h后在大气气氛中100℃老化30min形成疏水薄膜(疏水薄膜与水的接触角为117.8°)，得到疏水透明导电玻璃；
4)将温度传感器(工作温度范围为0℃～200℃)贴合在疏水透明导电玻璃中的锑掺杂二氧化锡薄膜表面，并将温控电源与温度传感器和电极进行电连接，即得防水雾透明导电玻璃。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防水雾透明导电玻璃，其特征在于，组成包括疏水透明导电玻璃、温控电源、温度传感器和电极；所述疏水透明导电玻璃的组成包括依次设置的透明耐热玻璃、锑掺杂二氧化锡薄膜和疏水薄膜；所述锑掺杂二氧化锡薄膜包含若干锑掺杂二氧化锡柱状晶；所述锑掺杂二氧化锡柱状晶呈阵列状排布在透明耐热玻璃表面；所述疏水薄膜覆盖在锑掺杂二氧化锡柱状晶表面；所述温控电源与温度传感器和电极进行电连接；所述温度传感器和电极均设置在锑掺杂二氧化锡薄膜表面。
2.根据权利要求1所述的防水雾透明导电玻璃，其特征在于：所述锑掺杂二氧化锡薄膜的厚度为2.8μm～3.2μm。
3.根据权利要求1或2所述的防水雾透明导电玻璃，其特征在于：所述疏水薄膜由含有长链全氟烷基的硅烷偶联剂制成。
4.根据权利要求3所述的防水雾透明导电玻璃，其特征在于：所述含有长链全氟烷基的硅烷偶联剂为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的防水雾透明导电玻璃，其特征在于：所述电极呈条状对称贴合在锑掺杂二氧化锡薄膜表面两端。
6.一种如权利要求1～5中任意一项所述的防水雾透明导电玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用SnO2-Sb2O3复合靶材进行磁控溅射在耐热玻璃的一面生长呈阵列状排布的锑掺杂二氧化锡柱状晶，得到单面含锑掺杂二氧化锡柱状晶层的耐热玻璃；
2)将耐高温导电银浆涂覆在锑掺杂二氧化锡柱状晶层表面的两端，再进行固化、退火和烧结，得到含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜的耐热玻璃；
3)将含电极和锑掺杂二氧化锡薄膜的耐热玻璃浸入疏水材料分散液中进行浸泡，再取出进行干燥和老化处理形成疏水薄膜，得到疏水透明导电玻璃；
4)将温度传感器贴合在疏水透明导电玻璃中的锑掺杂二氧化锡薄膜表面，并将温控电源与温度传感器和电极进行电连接，即得防水雾透明导电玻璃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述磁控溅射在基体温度为150℃～200℃、靶材功率密度为5.3W/cm2～6.5W/cm2的条件下进行。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述固化、退火和烧结的具体操作为：将涂覆有耐高温导电银浆的耐热玻璃加热至110℃～150℃进行固化，再放入马弗炉中从室温升温至680℃～720℃后退火40min～60min，再升温至800℃～900℃后烧结5min～15min，再炉冷至300℃以下，再取出空冷。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述浸泡的时间为60min～90min；步骤3)所述老化处理在100℃～110℃下进行，老化处理的时间为30min～40min。
10.一种烘干机，其特征在于，观察窗玻璃为权利要求1～5中任意一项所述的防水雾透明导电玻璃。
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