[发明专利]光谱局域修饰的热色玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高效节能降耗技术中的建筑节能技术领域，尤其是涉及一种光谱局域修饰的热色玻璃及其制备方法。

技术背景

据统计，我国建筑能耗在社会总能耗中已达30％，随着我国城市化规模的扩大、城镇建设的推进，以及人民生活水平的提高，建筑能耗将会逐年递增。1996年我国建筑年消耗3.3亿吨标准煤，占能源消耗总量的24％，到2001年已达3.76亿吨，占总量消耗的27.6％，年增长率为千分之五。根据预测，我国在未来较短的时间内，建筑能耗将攀升至35％以上。国内目前能源紧缺的局面将面临严峻的挑战。近几年华南及华北地区频繁的拉闸限电已给我们敲响了警钟。当前，建筑节能已成为世界各国共同关注的重大课题，是经济社会可持续发展特别是我国经济的高速增长的重要保障。

窗户的节能问题是建筑节能中首先必须考虑的问题。在建筑的四大围护部件中(门窗、墙体、屋面及地面)，门窗的隔热保温性能最差，是影响室内热环境和建筑节能的主要因素之一，就我国目前典型的围护部件而言，门窗的能耗约为墙体的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍，约占建筑围护结构能耗的50％以上。

西方发达国家自20世纪70年代起开展建筑节能工作，至今已取得了十分突出的成效。窗户的节能技术也获得了长足的进展，节能窗呈现出多功能、高技术化的发展趋势。人们对门窗的功能要求从简单的透光、挡风、挡雨到节能、舒适、灵活调整采光量等，在技术上从使用普通的平板玻璃到使用中空隔热技术(中空玻璃)和各种高性能的绝热制膜技术(热反射玻璃等)。目前，发达国家已开始研制下一代具有“智能化”的节能玻璃窗，简称智能玻璃，这种智能玻璃能根据环境条件或人的意志来改变透入室内的日照量，实现最大限度的节能。

二氧化钒(VO₂)是一种典型的热色相变材料，自身的光学特性能随环境温度的改变而改变，很有潜力发展成为一种价格低廉的智能玻璃。VO₂的相变温度68℃。低于此温度，它呈半导体特性，中等透明；高于68℃时，呈金属特性，对红外高反射。重要的是，它的相变温度可以通过高价态金属的搀杂降低到室温附近。将二氧化钒应用于节能窗的研究早在上个世纪70年代初就已经开始了，但在技术上仍存在诸多问题有待解决。

局域裁剪多膜层的透过或反射光谱十分重要。通常的多膜层结构设计只能在较大的波段范围内实现，从而不可避免地对其它波段产生影响；另一方面，多膜层结构会大幅增加制备成本，不利于产业化推广运用。到目前止，还没出现能对薄膜光谱进行局域修饰的一种既简单又实用的技术。对于VO₂高效节能镀膜玻璃，实现其热色光谱的局域修饰可增强镀膜玻璃的性能，扩大玻璃的应用范围，有利于玻璃的市场竞争力的提高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种光谱局域修饰的热色玻璃及其制备方法。

解决上述技术问题的技术方案如子：

一种光谱局域修饰的热色玻璃，包括玻璃基质和二氧化钒薄膜，在二氧化钒薄膜的上表面或在二氧化钒薄膜中沉积有贵金属纳米粒子。

其中，优选地，所述贵金属纳米粒子选自如下之一：金、银、铜金属纳米粒子。

本发明另一需要解决的技术问题是提供制备上述光谱局域修饰的热色玻璃的方法。

一种制备光谱局域修饰的热色玻璃，制备过程包括以下步骤：

(1)将玻璃衬底加热至500℃并保持恒定；

(2)在玻璃衬底上沉积二氧化钒薄膜；

(3)贵金属纳米粒子的沉积：沉积条件如下：将含量为99.5％及其以上的贵金属靶材，在工作气氛为高纯度的Ar气，以30sccm的流速注入到溅射室中并使溅射室工作气压保持为0.6Pa，溅射功率设定为30W，溅射0.5-10分钟，得到VO₂薄膜上沉积有贵金属纳米粒子的热色玻璃；或进一步在得到的VO₂薄膜上沉积贵金属纳米粒子的镀膜玻璃上进行VO₂薄膜沉积，得到在二氧化钒膜层中沉积有贵金属纳米粒子的热色玻璃。

上述二氧化钒层可以是标准化学计量含量的(VO₂)或标准非化学计量含量的二氧化钒薄膜(VO_x，1.5＜x＜2.5)，也可以是金属元素或非金属元素掺杂的或添加了其它化合物的二氧化钒薄膜。

优选地，所述的二氧化钒薄膜掺杂有金属元素或非金属元素。所述金属元素为W、Mo、Ti、Cr中的一种或多种，所述非金属元素为F、N、H中的一种或多种。