[实用新型]一种抗反射和自清洁玻璃

说明书

技术领域

本实用新型属于玻璃表面加工和微纳制造技术领域，尤其涉及一种抗反射和自清洁玻璃。

背景技术

抗反射（减反射）和自清洁玻璃能够有效地消减玻璃本身的反射，增加了玻璃的透过率（即减少入射光的全频谱反射，增加透射，提高透明度；降低玻璃表面的镜面效果，具有防眩功能），并具有抗污染和自清洁的优点，它能够有效的改进太阳能电池板、玻璃幕墙、汽车挡风玻璃、光学元件（透镜、显微镜片、照相机镜头等）、平板显示（触摸屏、电视机屏、智能手机屏等）等产品的性能和品质。例如，太阳能电池板使用抗反射和自清洁玻璃不但可以有效提高光电转换效率（减少反射，增加光的吸收），而且能够避免污物堆积导致的光效损失（太阳能电池板虽然经过疏水性涂层处理，但太阳能电池面板表面仍容易积聚灰尘和污垢，6个月后光效效率损失可达40％）。高层建筑的玻璃幕墙采用抗反射和自清洁玻璃不但能够解决玻璃清洁的难题，而且还能够解决由于玻璃反射而引起的光污染问题。在户外或明亮的环境中，触摸屏、手机屏幕、电脑显示器屏幕、数码相机屏幕等等都会由于玻璃界面的反射而引起使用不便（画面不清晰，有外部周围环境的投影，对比度降低等），采用抗反射和自清洁玻璃不仅可有效消除反射，提高对比度，得到清晰的画面，而且其具有的自清洁功能还能有效抵挡灰尘、汗渍沾污。抗反射和自清洁玻璃用于汽车的前挡风玻璃，不但可以自清洁窗户的外表面污垢和砂砾，而且能消除眩光、增强能见度，并防止内表面雾化。因此，抗反射和自清洁玻璃有着非常广泛和巨大的商业化应用前景。

目前使玻璃具有抗反射和/或自清洁的性能主要采用以下方法：（1）多层镀膜；（2）表面粘贴抗反射薄膜；（3）自组装抗反射涂或/和自清洁涂层。但是这些结构和方法通常使玻璃仅仅具有抗反射或者自清洁单一的功能，一方面难以同时具有抗反射和自清洁的功能。而且还存在许多缺陷和不足。例如多层镀膜面临以下诸多问题：①由于不同材料的引入导致热力学不匹配或是附着力差等问题降低了其稳定性；②尽管这种薄膜通常在某个波段内的抗反射性能较好，但不能在较宽波段范围内减少反射光的损失；③自然界的材料种类有限，不能满足实际需要，特别是连续折射系数这一要求，如：氟化镁、氮化硅、二氧化硅的折射系数都在1.4附近，而几乎没有折射系数处于1和1.2之间的材料；④制备抗反射薄膜的两种主要技术—物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)生产成本高。表面粘贴抗反射薄膜同样存在附着力差、时效性差、对于环境适应性差等诸多问题。因此，传统多层镀膜和表面粘贴抗反射薄膜等方法存在以下诸多的问题：膜层对衬底表面的附着性和膜层之间的附着性问题；膜层的抗化学腐蚀和耐久性、稳定性问题；由于热膨胀系数不同而造成的膨胀失配和冷凝分层问题；膜层与膜层间和膜层与基底间的组分渗透和扩散问题；不能找到合适的膜层材料；无法降低短波段反射率；对于环境温度和湿度适应性差，存在易脱落及热影响等问题。

因此，现有的方案和制造方法还难以满足抗反射和自清洁玻璃性能和实际生产的要求，这已经成为制约抗反射和自清洁玻璃广泛推广和应用的瓶颈，如何开发新的抗反射和自清洁玻璃结构及其高效、低成本大规模化生产的方法成为当前的迫切需要。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种抗反射和自清洁玻璃，它高效、低成本，且能够应用于大规模生产。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种抗反射和自清洁玻璃，在玻璃表面的压印材料上利用基于带形软模具的纳米压印工艺形成亚波长的纳米锥阵列结构或在玻璃表面采用硬掩模以及压印材料并基于带形软模具的纳米压印以及硬掩模转移刻蚀工艺刻蚀出亚波长的纳米锥阵列结构。

所述纳米锥为圆锥或金字塔结或类金字塔结构，纳米锥底面直径为100～300nm，深宽比为3～12，纳米锥底面中心之间的距离为100～300nm。

所述带形软模具具有阵列式凹陷的圆形或方形或圆锥形特征图案。

所述压印材料是紫外光化聚合物材料或者溶胶-凝胶材料或者二氧化钛材料或者二氧化硅材料。

本实用新型的有益效果：

本实用新型在裸露的玻璃基片表面利用纳米压印和刻蚀制造出亚波长的纳米锥，或者在玻璃基片表面的液态压印材料（涂层材料）直接压印出亚波长的纳米锥。亚波长的纳米锥深宽比越大，抗反射和自清洁性能越好。