[发明专利]一种辐射率可调的二氧化钒基复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机节能材料领域，具体涉及一种辐射率可调的二氧化钒基复合薄膜及其制 备方法。

背景技术

我国是一个能源短缺的国家，原油进口比例在2008年已高达48.5％，并呈逐年上升趋 势，能源供应形势紧张。在各类能耗当中，建筑能耗占总能耗的30％，单位建筑面积能耗 是发达国家的2至3倍，能源浪费严重。

建筑耗能最严重的是玻璃，玻璃面积占建筑面积的15％左右，而通过普通玻璃散失的 热量却达到70％。其原因在于普通玻璃对光线透过不具有调控能力，夏天透过大量近红外 太阳光，增加空调的制冷负荷，而在冬季，室内热量又以热辐射的形式通过玻璃表面散失， 造成取暖费用的增加。对于这个问题，现行主流的解决方法是在玻璃表面沉积一层低辐射 薄膜(Low-E玻璃)，这层薄膜可显著减小玻璃表面的辐射率，进而减少相应的辐射散热。 然而，该层薄膜不能根据环境变化改变光学性能，在环境温度随季节变化较大的地区节能 效果有待改善。

为克服Low-E玻璃的缺点，科学家们提出了智能节能玻璃的概念，它们的实现方式有： 电致变色(电敏)、气致变色(气敏)以及热致变色(热敏)。通过外界条件的激励，以上 节能玻璃均可实现对太阳光透光性的调节，起到节能的效果。在三种智能节能玻璃的实现 方式中，电致变色和气致变色玻璃在调控太阳光透光性的同时还伴随有明显的可见光透过 率变化，影响节能玻璃的视觉透明性，因而应用范围受到限制。

热致变色玻璃主要利用二氧化钒的低温可逆相变特性：在温度升高到相变温度后，二 氧化钒在极短时间内由单斜相转变为四方相。伴随相变，二氧化钒红外光透射性由高透过 向低透射转变，而可见光透射性基本不变，不会造成明显的视觉透明性变化。同时，二氧 化钒基热致变色玻璃也是目前结构最简单、成本最低的智能节能玻璃形式，而且相变温度 可以通过适当的工艺和成分控制进行调节，应用前景颇为广阔。

二氧化钒薄膜虽然可以有效调控红外光透射性，但其低温相的辐射率依然较高，辐射 散热较多，不利于冬季的保温。因而，在保障二氧化钒薄膜热致变色性能的前提下，降低 其低温相的辐射率是提高二氧化钒基智能节能玻璃性能的关键。

根据德路得关系，薄膜辐射率的平方与薄膜电导率成倒数关系，通过在二氧化钒薄膜 上蒸镀导电金属薄膜可以降低薄膜的辐射率，从而提高二氧化钒基智能节能玻璃的隔热保 温效果。

专利公开号为CN 101205120A的中国专利申请报道了基于贵金属纳米粒子局域等离子 体共振效应制备光谱局域修饰的热色玻璃制备技术。依据文献(Valkonen，E.；Karlsson，B.； Ribbing，C.G.Solar Energy 1984，32，211)，当同质的金属薄膜变为不连续的金属纳 米粒子时，金属纳米粒子会表现出低反射，高吸收的特性；而且其金属纳米粒子实现的是 可见到近红外的局域吸收，依据文献(Karlsson，B.；Valkonen，E.；Karlsson，T.； Ribbing，C.G.Thin Solid Films 1981，86，91.和Morris，J.E.；Coutts，T.J.Thin Solid Films 1977，47，3.)及中国国家标准(GB/T 2680-94)可知，在可见到近红外的局域 修饰不会影响膜层的辐射率，也就是说专利公开号为CN 101205120A的专利申请的光谱局 域修饰的热色玻璃中金属纳米粒子层并无明显的辐射率抑制的作用。而本发明要求金属薄 膜层导电，从而实现高的中远红外反射。总之公开号为CN 101205120A的中国专利申请与 本发明公开的二氧化钒基复合薄膜微结构、实施调控的物理性能及所涉及的物理原理均不 相同。同时，对本发明公开的二氧化钒基复合薄膜光谱测试表明，在可见光到近红外区域 未发现局域表面等离子体共振吸收峰。

发明内容

本发明的目的是提供一种辐射率可调的二氧化钒基复合薄膜及其制备方法，以克服现 有技术的不足。

为了降低二氧化钒基智能节能玻璃低温相的辐射率，提高其低温相的保温性能，本发 明针对上述问题提供的技术方案如下：

本发明公开了一种辐射率可调的二氧化钒基复合薄膜。

一种辐射率可调的二氧化钒基复合薄膜，包括透明衬底和复合薄膜，所述的复合薄膜包 括位于透明衬底之上的二氧化钒薄膜和位于二氧化钒薄膜之上的导电金属薄膜。