CN204869851U - 一种透光低辐射膜层结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环保节能技术领域，公开了一种透光低辐射膜层结构。所述透光低辐射膜层结构镀覆于透光基材表面，所述透光低辐射膜层结构包括贵金属膜层、第一电介质膜层和第二电介质膜层，所述贵金属膜层下表面镀覆第一电介质膜层，所述贵金属膜层上表面镀覆第二电介质膜层，其中，所述贵金属膜层分散开设有若干孔洞。本实用新型所述透光低辐射膜层结构在取得较高可见光透过率的同时可获得更低的近红外光透过率，也同时提高近红外光反射率。

Description

一种透光低辐射膜层结构

技术领域

本实用新型属于环保节能技术领域，具体涉及一种用于透光基材的透光低辐射膜层结构。

背景技术

低辐射玻璃(Low-E玻璃)是低辐射镀膜玻璃的简称，通过在玻璃基材上镀覆反射红外线的膜层，起到阻隔热辐射透光的作用，被称为绿色、节能、环保玻璃，近年来被广泛运用于建筑、汽车玻璃等领域。

最常见的低辐射玻璃镀膜是通过磁控管辅助的磁控溅射技术将反射红外线的膜层沉积镀覆在玻璃基材上。反射红外线的膜层可采用贵金属膜层，材料可为银、金或者铜，一般采用银膜。贵金属膜层的特点是会造成透光性低、反光高，但容易受到腐蚀或者机械磨损，所以需要在贵金属膜层上下镀制电介质膜层，其作用是通过光学干涉原理，起到提高基材透光率、降低反光率，调节外观色泽的作用，并提高耐化学腐蚀和机械摩擦力。且贵金属膜层和玻璃基材之间的电介质膜层还可以增加贵金属膜层和基材的附着能力，改善贵金属膜层成核结膜条件。

传统离线低辐射镀膜是用磁控溅射的方法在透光基材衬底(通常为玻璃衬底)上依次连续沉积电介质膜层、贵金属膜层和电介质膜层。各膜层一般为多晶态。这类膜层组合可使波长范围为350～800纳米的可见光透光，平均透过率在30％～80％，同时使热传导所需的近红外光(波长范围为1～5微米)有效反射(平均反射率大于30％)，从而实现有效阻挡透光基材两侧的热传导，起到采光和节能的双重功效。为进一步增加隔热功能，制造中还可采用增加贵金属膜层厚度，或者采用两组甚至三组以上膜层组合相叠加的方式以更有效的阻隔热传导。增加膜层厚度或数量虽然可以提高近红外光反射率，但同时可见光透过率会随着下降。

申请号201120413731.0的实用新型专利公开了一种双银镀膜夹层玻璃，通过在玻璃基片上依次设置聚乙烯醇缩丁醛的薄膜层和双银镀膜的玻璃层，该结构阻挡了多达30％的太阳辐射，阻热效果好。但该双银镀膜夹层玻璃的可见光透过率性能较差。

申请号201410719739.8的发明专利申请公开了一种高透过低辐射的双银镀膜玻璃，包括依次在玻璃基板上沉积底层电介质层、第一红外反射功能层、第一阻挡层、中间电介质层、第二红外反射功能层、第二阻挡层和顶层电介质层，所述第一红外反射功能层和第二红外反射功能层均由Ag形成。该发明申请为了增加红外光反射率和可见光的透过率，采用了双银膜层结构。而从说明书的内容看出两层银层的厚度都较小，与此同时，增设了两层阻挡层，以达到保证具有高透过率和低辐射率的效果。

申请号201310315178.0的发明专利申请公开了一种高透型可钢化双银低辐射镀膜玻璃，依次包括：玻璃基板、底层电介质层、第一阻挡层、第一功能层、第二阻挡层、中间电介质层、第三阻挡层、第二功能层、第四阻挡层及顶层电介质层。该申请提到普通双银LOW-E玻璃相比单银LOW-E玻璃具有更低的遮阳系数，但存在可见光透过率低、产品性能不稳定、后续加工困难的缺陷。而该申请的解决方法是采用新颖的架构膜系，增设阻挡层，使得产品的可见光透过率高。

申请号201210562713.8的发明专利申请公开了一种高性能双银低辐射玻璃，其包括玻璃基片及依次形成于该玻璃基片上的第一低面电阻透明导电层、第一银层、第一保护层、第二低面电阻透明导电层、第二银层、第二保护层、第三低面电阻透明导电层与顶部保护层。该发明专利申请提到增加银层厚度可以降低膜层的面电阻从而提升隔热性能，然而，两个银层的厚度增加是有限度的，银层太厚会降低低辐射玻璃的可见光透过率，消弱玻璃透光的作用。为了解决该技术问题，该发明专利申请的解决办法是采用低面电阻透明导电层以降低辐射率，提高双银低辐射玻璃的隔热功能，并且不会影响到双银低辐射玻璃透光率。

因增加银层厚度会导致可见光透过率下降，从现有技术可知，为得到更高的近红外光反射率，常采用双层或多层银层的方式以提高近红外光反射率。现有技术采用改进膜层组合的方式虽可以在保证透光率的基础上提高近红外光反射率，但成本高，且膜层数多，加工复杂。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本实用新型的目的在于提供一种透光低辐射膜层结构。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种透光低辐射膜层结构，所述透光低辐射膜层结构镀覆于透光基材表面，所述透光低辐射膜层结构包括贵金属膜层、第一电介质膜层和第二电介质膜层，所述贵金属膜层下表面镀覆第一电介质膜层，所述贵金属膜层上表面镀覆第二电介质膜层，其中，所述贵金属膜层分散开设有若干孔洞。

优选的，为增加透光基材镀膜后的近红外光反射率，增加隔热功能，所述透光低辐射膜层结构可若干组叠加镀覆于所述透光基材表面。叠加的透光低辐射膜层结构的总数量可为2～6组，一般为2组或3组。

为使更多的可见光可穿透所述透光低辐射膜层结构而同时近红外光无法穿透，所述贵金属膜层中开设的孔洞的孔径控制在大于可见光波长且小于近红外光波长之间，从而使高比例的可见光通过孔洞的同时使近红外光无法通过。

在电介质膜中的可见光的波长介于100至500纳米之间，近红外光的波长介于500至2500纳米之间，故优选的，所述孔洞的孔径小于500纳米；更优选的，所述孔洞的孔径为100～500纳米。

所述贵金属膜层的孔洞分散开设，使贵金属膜层形成网状，更有利于提高可见光的透过率。

优选的，所述透光基材为透光玻璃材料、透光晶体材料或透光高分子有机化合物材料。更优选的，所述透光基材为透光玻璃材料。

为使透光低辐射膜层结构稳固镀覆于透光基材表面，所述透光基材优选硬质材料。

优选的，所述第一电介质膜层和第二电介质膜层相同或不同地为氮化物层、金属氧化物层或掺杂金属氧化物层。

优选的，所述氮化物为氮化钛、氮化锆、氮化铪或氮化硅；所述金属氧化物为氧化锌、二氧化钛、氧化铟或二氧化锡；所述掺杂金属氧化物为铝掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或锡掺杂氧化铟。

优选的，所述贵金属膜层为银层、金层或铜层。更优选的，所述贵金属膜层为银层。

优选的，所述第一电介质膜层的厚度为10～100纳米，所述贵金属膜层的厚度为1～50纳米，第二电介质膜层的厚度为10～100纳米。

本实用新型相对于现有技术具有的优点及效果：本实用新型所述透光低辐射膜层结构具有非常低的遮挡系数。本实用新型所述透光低辐射膜层结构在取得较高可见光透过率的同时可获得更低的近红外光透过率，也同时提高近红外光反射率。由于所述孔洞增加了可见光的透过率，突破了现有技术中贵金属膜层厚度降低可见光透过率的技术障碍，因此可通过增加贵金属膜层的厚度，提高近红外光的反射率，而不会产生可见光透过率大幅降低的影响。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所述透光低辐射膜层结构部分区域的剖视图。

图2为本实用新型实施例1所述透光低辐射膜层结构部分区域的俯视图。

图3为本实用新型实施例1叠加两组所述透光低辐射膜层结构部分区域的剖视图。

图4为本实用新型实施例1所述透光低辐射膜层结构制备方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

一种透光低辐射膜层结构，截取部分区域如图1的剖视图和图2的俯视图所示，所述透光低辐射膜层结构镀覆于透光玻璃基材1表面，所述透光低辐射膜层结构依次包括第一氧化锌层2、银层3和第二氧化锌层4，其中，所述银层3分散开设有大量纳米级孔径的孔洞5。

其中，所述银层3的厚度为10纳米，所述第一氧化锌层和第二氧化锌层的厚度均为20纳米，所述透光玻璃基材1的厚度为3.2毫米，所述孔洞5的直径为300纳米。

孔洞5在银层3均匀分散，各孔洞5中心平均间距为500纳米。

为增加透光基材镀膜后的近红外光反射率，增加隔热功能，在透光玻璃基材1表面可叠加镀覆多组透光低辐射膜层结构。如图3所示，在透光玻璃基材1表面叠加镀覆了两组透光低辐射膜层结构。叠加后两组透光低辐射膜层结构相邻银层间氧化锌层厚度为40纳米。

所述透光低辐射膜层结构的制备方法，如图4所示，包括如下步骤：

S1、采用磁控溅射的方法在透光玻璃基材1表面沉积第一氧化锌层2，该氧化锌层的厚度为20纳米；

S2、利用氧化锌等电点比较高的特点，用静电吸附方法通过浸渍镀膜工艺在第一氧化锌层2表面吸附一层单分散微球6；所述单分散微球6的材料可为聚苯乙烯或二氧化硅；所述单分散微球6的直径为100～500纳米；

静电吸附-浸渍镀膜的工艺，可参照申请号201110141276.8的中国发明专利中所公开的技术方案；

S3、在第一氧化锌层2表面再进行磁控溅射镀银，形成银层3，银层的厚度为10纳米；然后通过擦拭清洗去除所有单分散微球6，得到具有分散孔洞的银层3；

S4、在银层表面再进行磁控溅射镀覆第二氧化锌层4，完成制备，得到透光低辐射膜层结构。

S5、若在透光玻璃基材1上镀覆多组透光低辐射膜层结构，可在已镀覆的氧化锌层表面继续依次重复步骤S2至S4的操作，形成双组及三组以上透光低辐射膜层结构。

透光玻璃基材可替换选用光学性能相近的透光晶体基材或透光高分子有机化合物基材；

银层3可替换选用金层、铜层；氧化锌层可替换选用其它电介质膜层，包括氮化物层、金属氧化物层或掺杂金属氧化物层。具体包括氮化钛、氮化锆、氮化铪或氮化硅，二氧化钛、氧化铟或二氧化锡，铝掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或锡掺杂氧化铟。

通过有限时域差分法(FDTD)光学计算模拟，对本实用新型所述的透光低辐射膜层结构与普通的无孔洞的银层低辐射膜层结构进行透光率分析比较，模拟测试样品包括：

1、玻璃原片，厚度3.2毫米；

2、传统单银膜层玻璃，包括厚度3.2毫米的玻璃基材，玻璃基材表面依次镀覆20纳米厚度底层氧化锌膜、10纳米厚度银膜及20纳米厚度顶层氧化锌膜，银膜不开设孔洞；

3、传统双银膜层玻璃，包括厚度3.2毫米的玻璃基材，玻璃基材表面依次镀覆20纳米厚度底层氧化锌膜、10纳米厚度第一银膜、40纳米厚度中间氧化锌膜、10纳米厚度第二银膜及20纳米厚度顶层氧化锌膜；

4、传统三银膜层玻璃，包括厚度3.2毫米的玻璃基材，玻璃基材表面依次镀覆20纳米厚度第一氧化锌膜、10纳米厚度第一银膜、40纳米厚度第二氧化锌膜、10纳米厚度第二银膜、40纳米厚度第三氧化锌膜、10纳米厚度第三银膜及20纳米厚度第四氧化锌膜；

5、有孔洞单银膜层玻璃，采用本实用新型所述透光低辐射膜层结构镀覆于玻璃基材，包括厚度3.2毫米的玻璃基材，玻璃基材表面依次镀覆20纳米厚度底层氧化锌膜、10纳米厚度银膜及20纳米厚度顶层氧化锌膜；银膜开设若干直径300纳米的孔洞，各孔洞中心平均间距为500纳米；

6、有孔洞双银膜层玻璃，采用本实用新型所述透光低辐射膜层结构镀覆于玻璃基材，包括厚度3.2毫米的玻璃基材，玻璃基材表面依次镀覆20纳米厚度底层氧化锌膜、10纳米厚度第一银膜、40纳米厚度中间氧化锌膜、10纳米厚度第二银膜及20纳米厚度顶层氧化锌膜；各银膜开设若干直径300纳米的孔洞，各孔洞中心平均间距为500纳米；

7、有孔洞四银膜层玻璃，采用本实用新型所述透光低辐射膜层结构镀覆于玻璃基材，包括厚度3.2毫米的玻璃基材，玻璃基材表面依次镀覆20纳米厚度第一氧化锌膜、10纳米厚度第一银膜、40纳米厚度第二氧化锌膜、10纳米厚度第二银膜、40纳米厚度第三氧化锌膜、10纳米厚度第三银膜、20纳米厚度第四氧化锌膜、10纳米厚度第四银膜及20纳米厚度第五氧化锌膜，各银膜开设若干直径300纳米的孔洞，各孔洞中心平均间距为500纳米；

8、有孔洞五银膜层玻璃，采用本实用新型所述透光低辐射膜层结构镀覆于玻璃基材，包括厚度3.2毫米的玻璃基材，玻璃基材表面依次镀覆20纳米厚度第一氧化锌膜、10纳米厚度第一银膜、40纳米厚度第二氧化锌膜、10纳米厚度第二银膜、40纳米厚度第三氧化锌膜、10纳米厚度第三银膜、20纳米厚度第四氧化锌膜、10纳米厚度第四银膜、20纳米厚度第五氧化锌膜、10纳米厚度第五银膜及20纳米厚度第六氧化锌膜，各银膜开设若干直径300纳米的孔洞，各孔洞中心平均间距为500纳米。

从有限时域差分法光学计算模拟结果可知，同等银膜数量及层数情况下，有孔洞单银膜层玻璃和有孔洞双银膜层玻璃比传统单银膜层玻璃和传统双银膜层玻璃在可见光波长段透过率更高，且在近红外光波长段的透过率不会提高；而有孔洞四银膜层玻璃和有孔洞五银膜层玻璃比传统多银膜层玻璃可以在保持极低的近红外光透过率的同时实现更高的可见光透过率。结果表明，采用本实用新型所述透光低辐射膜层结构镀覆于透光基材上比传统银膜结构组合具有更低的遮蔽系数。

此外，本实用新型所述透光低辐射膜层结构的制备方法采用的是离线镀膜方式，因此可使用钢化玻璃原片等增强透光基材，满足建筑安全及其他设备安全标准要求。

Claims (6)

1.一种透光低辐射膜层结构，所述透光低辐射膜层结构镀覆于透光基材表面，所述透光低辐射膜层结构包括贵金属膜层、第一电介质膜层和第二电介质膜层，所述贵金属膜层下表面镀覆第一电介质膜层，所述贵金属膜层上表面镀覆第二电介质膜层，其特征在于：所述贵金属膜层分散开设有若干孔洞。

2.根据权利要求1所述的一种透光低辐射膜层结构，其特征在于：所述孔洞的孔径小于500纳米。

3.根据权利要求2所述的一种透光低辐射膜层结构，其特征在于：所述孔洞的孔径为100～500纳米。

4.根据权利要求1所述的一种透光低辐射膜层结构，其特征在于：所述透光基材为透光玻璃材料、透光晶体材料或透光高分子有机化合物材料；所述第一电介质膜层和第二电介质膜层相同或不同地为氮化物层或金属氧化物层；所述贵金属膜层为银层、金层或铜层。

5.根据权利要求4所述的一种透光低辐射膜层结构，其特征在于：所述氮化物为氮化钛、氮化锆、氮化铪或氮化硅；所述金属氧化物为氧化锌、二氧化钛、氧化铟或二氧化锡。

6.根据权利要求1或2所述的一种透光低辐射膜层结构，其特征在于：所述第一电介质膜层的厚度为10～100纳米，所述贵金属膜层的厚度为1～50纳米，第二电介质膜层的厚度为10～100纳米。