專利名稱：二氧化釩基復合薄膜、包括其的透光結構及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及節能環保材料領域，更具體地涉及一種環保節能的無機材料復合薄膜及其應用。
背景技術：
我國是一個能源短缺的國家，以煤炭為主的非可再生資源利用效率低，可再生資源開發利用程度低，環境污染狀況嚴重，優質能源供應不足，且形式日益緊張，因而節能和環保已成為時代主題。在各類能耗中，我國的建筑能耗已經占到社會總能耗的三分之一以上，其中采暖和空調的能耗占建筑總能耗的55%左右，并且我國建筑單位面積能耗是發達國家的2至3倍，并呈逐年上升趨勢，能源浪費極其嚴重。
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在現代建筑物中，最嚴重的能耗來自作為外墻或窗戶的玻璃，且玻璃占外墻的面積比例越來越大，據測算通過普通玻璃窗進行的熱交換損耗在冬夏季節分別占58%和73%。這是由于太陽光能量約99%分布在波長為O. 2 2. 5μπι的范圍內，其中O. 2 O. 38 μ m的紫外光區占總能量的約8%，O. 38 O. 78 μ m的可見光占約43%，O. 78 2. 5 μ m的近紅外區占約48%。而普通玻璃對不同波長的太陽光不具有調控能力，夏天不能有效截止近紅外太陽光，增加了空調的制冷負荷，而在冬天，室內熱量又以熱輻射的形式通過玻璃表面散失，增加了空調的保溫負荷。在采用空調調節室內溫度的情況下，據測量，制冷溫度提高2°C，制冷負荷減少約20% ;制熱溫度調低2°C，制熱負荷減少約30%。目前已經投入商業應用的被動調熱型的低輻射率(Low-E)鍍膜玻璃，可有效減少玻璃表面的輻射率，進而減少相應的輻射散熱，但是，該Low-E鍍膜玻璃一旦在結構形成之后，其光學性能就不隨環境變化進行可逆的雙向調節以獲得冬暖夏涼的效果，這難以適應我國大部分四季分明地區的需求。為了克服Low-E鍍膜玻璃的缺點，將陽光控制性和低輻射性結合在一起，提出了智能節能玻璃，其光學性能可以隨環境變化進行可逆的雙向調節，主要包括氣致變色(氣敏)、電致變色(電敏)、熱致變色(熱敏)等類型。通過外界條件的激勵，這樣的節能玻璃可實現對太陽光透光性的調節，起到節能的效果。在以上三種節能玻璃的實現方式中，氣致變色和電致變色玻璃在調節太陽光的同時，對可見光的透過率有消極影響，影響節能玻璃的視覺透明性，因而應用范圍受到限制。熱致變色玻璃主要集中在利用二氧化釩的可逆相變特性，即二氧化釩具有的半導體-金屬轉變(SMT)特性。隨溫度升高，達到相變溫度(T。)以后，二氧化釩的晶相發生由單斜相向四方相的轉變，相應地其光學性質發生變化，紅外光由比較高的透過性轉變為比較低的透過性，但可見光區的透過性基本不變，不會造成明顯的視覺變化，同時相變前后紫外線幾乎全部被吸收。而且，二氧化f凡基熱致變色玻璃與其他智能節能玻璃相比，結構簡單，成本低，相變溫度可以通過適當的工藝和組成控制進行調節，應用前景廣闊。然而，單層的二氧化釩薄膜雖然可以調控紅外光透過率，但其可見光透過率低，紅外調控力(半導體相與金屬相之間紅外光透過率的差值)弱，智能節能效果差。因此，在確保二氧化釩熱致變色性能的前提下，提高可見光的透過率、增強太陽光的紅外調控能力是提高二氧化釩智能節能性能的關鍵。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是在確保二氧化釩熱致變色性能的前提下，提供一種能夠提高可見光的透過率并增強太陽光的紅外調控能力的透射率可調的二氧化釩基復
合薄膜。因此，在一方面，本發明提供了一種透射率可調的二氧化釩基復合薄膜(基于二氧化釩的復合薄膜)，包括第一無機透明薄膜；設置在所述第一無機透明薄膜上的二氧化釩薄膜；和設置在所述二氧化釩薄膜上的第二無機透明薄膜。可替換地，本發明提供一種透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，包括二氧化釩薄膜；設置在所述二氧化釩薄膜上的第一無機透明薄膜；和設置在所述第一無機透明薄膜上的第二無機透明薄膜。
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在一個優選實施方式中，所述第一無機透明薄膜和所述第二無機透明薄膜是相同或者不同的，并且用于所述第一無機透明薄膜和所述第二無機透明薄膜的無機材料獨立地選自氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻銦氧化錫(ITO)、摻銦氧化鋅(IZO)、二氧化鈦(TiO2)、三氧化二鈦(Ti2O3)和摻氟氧化錫(FTO)中的一種或多種。在一個優選實施方式中，所述第一無機透明薄膜和所述第二無機透明薄膜的厚度分別為20-500nm。在一個優選實施方式中，二氧化釩薄膜的厚度為10_150nm。在另一方面，本發明提供了一種透射率可調的透光結構，包括透明襯底；和設置在該透明襯底上的上述二氧化釩基復合薄膜。在一個優選實施方式中，透明襯底的材質包括玻璃、尖晶石、氧化鋁、氧化硅、氧化鋯或塑料。在一個進一步優選的實施方式中，所述玻璃選自石英玻璃、高硅氧玻璃、高鋁玻璃、微晶玻璃或浮法玻璃；所述塑料選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯。在又一個方面，本發明提供了上述透光結構被用作智能節能玻璃的應用。由于本發明的透射率可調的二氧化釩基復合薄膜能夠提高可見光的透過率并增強太陽光的紅外調控能力，所以通過利用本發明的二氧化釩基復合薄膜，能夠在保持熱致變色性能的前提下(溫度變化導致薄膜近紅外光透過率發生變化)，有效提高可見光的透過率，增強太陽光的紅外調控能力，當應用于二氧化釩基熱致變色智能節能玻璃時，能夠擴大其應用范圍，具有良好的經濟效益。
圖I為示出了具有根據本發明實施方式的二氧化釩基復合薄膜的透光結構的構造示意圖。具體地，其中圖1(a)所示的透光結構通過先在透明襯底上沉積第一無機透明薄膜，然后沉積二氧化釩薄膜，最后沉積第二無機透明薄膜獲得，即其中二氧化釩薄膜位于第一無機透明薄膜和第二無機透明薄膜之間；圖1(b)所示的透光結構通過先在透明襯底上沉積二氧化釩薄膜，然后沉積第一無機透明薄膜，最后沉積第二無機透明薄膜獲得，即其中二氧化釩薄膜位于透明襯底和兩層無機透明薄膜之間。圖2為圖I (a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后(T < T。和T >Tc)的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在156nm的硫化鋅薄膜上沉積厚度為40nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為160nm的三氧化二鈦薄膜而獲得的硫化鋅/二氧化釩/三氧化二鈦復合薄膜。圖3為圖I (a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后(T < T。和T >Tc)的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在165nm的二氧化鈦薄膜上沉積厚度為37nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為165nm的二氧化鈦薄膜而獲得的二氧化鈦/二氧化釩/二氧化鈦復合薄膜。圖4為圖I (a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后(T < T。和T >Tc)的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在165nm的二氧化鈦薄膜上沉積厚度為36nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為190nm的氧化鋅薄膜而獲得的二氧化鈦/二氧化釩/氧化鋅復合薄膜。
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圖5為圖I (a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后(T < T。和T >Tc)的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在160nm的硫化鋅薄膜上沉積厚度為42nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為192nm的
氧化鋅薄膜而獲得的硫化鋅/二氧化釩/氧化鋅復合薄膜。圖6為圖I (a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后(T < T。和T >Tc)的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在155nm的硫化鋅薄膜上沉積厚度為40nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為155nm的
硫化鋅薄膜而獲得的硫化鋅/二氧化釩/硫化鋅復合薄膜。圖7為圖I (b)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后(T < T。和T >Tc)的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在42nm的二氧化釩薄膜上沉積厚度為105nm的硫化鋅薄膜，然后再沉積厚度為64nm的
氧化鋅薄膜而獲得的二氧化釩/硫化鋅/氧化鋅復合薄膜。
具體實施例方式為了提高用于透光結構如智能節能玻璃的二氧化釩基復合薄膜的可見光透過率并增強其太陽光的紅外調控能力，本發明提供了一種透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，以克服現有設計中的不足。本發明提供的透射率可調的二氧化釩基復合薄膜包括二氧化釩薄膜和設置在該二氧化釩薄膜兩側面上或同一側面上的兩個無機透明薄膜(為了方便說明書，本文中稱為第一無機透明薄膜和第二無機透明薄膜)。本發明的二氧化釩基復合薄膜可以例如如下制備在襯底上首先通過例如濺射法沉積一層第一無機透明薄膜，其次在所形成的無機透明薄膜上通過例如濺射法沉積二氧化釩薄膜，再次在二氧化釩薄膜上通過例如濺射法沉積另一層第二無機透明薄膜，最后將由該第一無機透明薄膜、二氧化釩薄膜和第二無機透明薄膜構成的二氧化釩基復合薄膜從透明襯底上分離，而獲得本發明的二氧化釩基復合薄膜。替代地，在襯底上首先通過例如濺射法沉積二氧化釩薄膜，其次在所形成的二氧化釩薄膜上通過例如濺射法沉積一層第一無機透明薄膜，再次在該第一無機透明薄膜上通過例如濺射法沉積第二無機透明薄膜，最后將由該二氧化釩薄膜和兩層(第一和第二)無機透明薄膜構成的二氧化釩基復合薄膜從透明襯底上分離，而獲得本發明的二氧化釩基復合薄膜。
基于這樣的透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，本發明還提供了一種透射率可調的透光結構，其包括透明襯底；和上述二氧化釩基復合薄膜。更具體地，該透光結構包括透明襯底；設置在透明襯底上的第一無機透明薄膜、設置在第一無機透明薄膜上的二氧化釩薄膜和設置在二氧化釩薄膜上的第二無機透明薄膜。可替換地，該透光結構包括透明襯底；設置在透明襯底上的二氧化釩薄膜和設置在二氧化釩薄膜上的兩層(第一和第二)無機透明薄膜。優選地，用于本發明中的第一無機透明薄膜和第二無機透明薄膜可以相同或不同，并且可以獨立地選自氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、摻鋁氧化鋅(ΑΖ0)、摻銦氧化錫(ITO)、摻銦氧化鋅(IZO)、二氧化鈦(TiO2)和摻氟氧化錫(FTO)中的一種或多種，并且所形成的第一和第二無機透明薄膜的厚度分別為20-500nm。優選地，二氧化釩薄膜的厚度為10_150nm。優選地，本發明的二氧化釩薄膜中摻雜有一種或多種其他元素，包括但不限于選·自鎢、鑰、鉻、鎳、鈮、鈦、鋁、錳、氟、氮和氫中的一種或多種，這些元素的摻雜量為常規量，這對于本來技術人員來說可以容易地確定。摻雜后可以有效降低半導體-金屬相轉變溫度(T。)，提高包含二氧化釩薄膜的透光結構被用作智能節能玻璃的實際應用可能性。可以用于本發明的透明襯底的材質包括但不限于玻璃、尖晶石、氧化鋁、氧化硅、氧化鋯或塑料，其中的玻璃例如可以選自石英玻璃、高硅氧玻璃、高鋁玻璃、微晶或浮法玻璃；其中的塑料例如可以選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯等。本發明的透射率可調的二氧化釩基復合薄膜提高了可見光的透過率，增強了太陽光的紅外調控能力。通過利用本發明的二氧化釩基復合薄膜，例如用于智能節能玻璃，能夠在保持熱致變色性能(溫度變化導致薄膜近紅外光透過率發生變化)的前提下，有效提高可見光的透過率，并且增強太陽光的紅外調控能力，達到冬暖夏涼的效果。另外，通過利用本發明的透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，擴大了二氧化釩基熱致變色智能節能玻璃的應用范圍，具有良好的經濟效益。下面將結合附圖，通過實施例的方式進一步詳細描述具有本發明的透射率可調的二氧化釩基復合薄膜的透光結構的制造過程及應用性能。應當理解，這樣的描述僅用于舉例說明的目的以便于充分理解和實施，本發明并不局限于此。實施例實施例I首先，在玻璃襯底I上通過濺射法沉積硫化鋅薄膜(即第一無機透明薄膜)2 :在石英玻璃襯底I上通過常規的射頻磁控濺射法沉積厚度d3為156nm的硫化鋅薄膜2。然后，在所形成的硫化鋅薄膜2上濺射沉積二氧化釩薄膜3 :在硫化鋅薄膜2上通過射頻磁控濺射法沉積厚度d2為40nm的二氧化釩薄膜3。最后，在所形成的二氧化釩薄膜3上濺射沉積三氧化二鈦薄膜(即第二無機透明薄膜)4 :在二氧化釩薄膜3上通過射頻磁控濺射法沉積厚度Cl1為160nm的三氧化二鈦薄膜4。由此獲得一種具有本發明的二氧化釩基復合薄膜(其由硫化鋅薄膜2、二氧化釩薄膜3和三氧化二鈦薄膜4構成)的透光結構，圖1(a)示出了這樣的透光結構的示意圖。如圖1(a)所示，該透光結構包括玻璃襯底I和二氧化釩基復合薄膜，其中硫化鋅薄膜2設置在玻璃襯底I上，二氧化釩薄膜3設置在該硫化鋅薄膜2上，三氧化二鈦薄膜4設置在該二氧化釩薄膜3上。對于本實施例I所獲得的透光結構，對其用作智能節能玻璃的性能進行了電磁場有限元模擬檢測，其中我們假定平面電磁場是時諧的，采用二維有限元方法進行模擬，計算子域是一個由周期性邊界條件或完美匹配層環繞的結構單元，光垂直入射到結構表面，透過率通過對得到的電磁場分布計算得到。圖2示出了圖1(a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后(T < T。和T > Tc)的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在156nm的硫化鋅薄膜上沉積厚度為40nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為160nm的三氧化二鈦薄膜而獲得的硫化鋅/ 二氧化釩/三氧化二鈦復合薄膜。智能節能玻璃的性能可以用ASTM/E1084-86標準來評定，即可見光的透射率的計算公式為Tlim= / Φ1υω(λ)Τ(λ) λ/ / (^^(入^入’其中儀入)為波長為λ時的透射率，φ1ιω(λ)為標準光視效率函數；太陽光和紅外光的透射率的計算公式為Tstjl =·
/ φ30 (λ)Τ(λ) λ/ / φ3ο1⑴CU 和 T凰sol = / ΦΝΙΕ,50 (λ)Τ(λ) λ/ / ΦΝΙΕ,50 (λ)
(1λ,其中cKoL(X)和cKnsOi(X)分別為空氣質量為I. 5時的太陽福射和紅外太陽福射；紅外光調節性能的計算公式為ATnik,S()1 = 1'_,3。1,3-1'_,3。1,111，其中8和111分別代表半導體相二氧化釩和金屬相二氧化釩。通過計算，由實施例I獲得的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構在相變溫度之前(τ<τ。)和相變溫度之后(Τ>Τ。)的可見光的透射率分別為57. 48%、54. 09%,太陽光的透射率分別為55. 62%,44. 68%，紅外光的透過率分別為68. 66%,42. 89%，紅外光調節性能為25. 77%。為了比較，對現有采用僅采用純二氧化釩薄膜的智能節能玻璃的透光性能進行測試，根據ASTM/E1084-86標準計算的結果如下在T < Τ。和T > Τ。的可見光的透射率分別為33. 24%,35. 98%，太陽光的透射率分別為40. 69%、37. 86%，紅外光的透過率分別為52. 66%,41. 96%，紅外光調節性能為10. 7%0從以上獲得結果可以看出，通過實施例I獲得的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構在保持熱致變色性能(溫度變化導致薄膜近紅外光透過率發生變化)的前提下，能夠有效提高可見光的透過率，并且增強太陽光的紅外調控能力。實施例2以與實施例I類似的方式制備圖I(a)所示的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構，只是其中使用二氧化鈦作為第一和第二無機透明薄膜。更具體地為如下首先，在玻璃襯底I上通過濺射法沉積二氧化鈦薄膜(即第一無機透明薄膜)2 在石英玻璃襯底I上通過常規的射頻磁控濺射法沉積厚度d3為165nm的二氧化鈦薄膜2。然后，在所形成的二氧化鈦薄膜2上濺射沉積二氧化釩薄膜3 :在二氧化鈦薄膜2上通過射頻磁控濺射法沉積厚度d2為37nm的二氧化釩薄膜3。最后，在所形成的二氧化釩薄膜3上濺射沉積二氧化鈦薄膜(即第二無機透明薄膜)4 :在二氧化釩薄膜3上通過射頻磁控濺射法沉積厚度Cl1為165nm的二氧化鈦薄膜4。同樣，對于本實施例2所獲得的透光結構，本發明對其性能進行了電磁場有限元模擬檢測。圖3示出了通過本實施例2獲得的圖1(a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在165nm的二氧化鈦薄膜上沉積厚度為37nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積另一層厚度為165nm的二氧化鈦薄膜而獲得的二氧化鈦/ 二氧化釩/ 二氧化鈦復合薄膜。根據ASTM/E1084-86標準進行計算，通過實施例2獲得的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構在T < Tc^PT > Tc的可見光的透射率分別為58. 62%、54. 81%，太陽光的透射率分別為57. 89%、47. 47%，紅外光的透過率分別為72. 58%、47. 54%，紅外光調節性能為25. 04%。由此可知，實施例2獲得了與實施例I類似的效果。實施例3以與實施例I類似的方式制備圖I (a)所示的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構，只是其中使用二氧化鈦作為第一無機透明薄膜，氧化鋅作為第二無機透明薄·膜。更具體地為如下首先，在玻璃襯底I上通過濺射法沉積二氧化鈦薄膜(即第一無機透明薄膜)2 在浮法玻璃襯底I上通過常規的射頻磁控濺射法沉積厚度d3為165nm的二氧化鈦薄膜2。然后，在所形成的二氧化鈦薄膜2上濺射沉積二氧化釩薄膜3 :在二氧化鈦薄膜2上通過射頻磁控濺射法沉積厚度d2為36nm的二氧化釩薄膜3。最后，在所形成的二氧化釩薄膜3上濺射沉積氧化鋅薄膜(即第二無機透明薄膜)4 :在二氧化釩薄膜3上通過射頻磁控濺射法沉積厚度Cl1為190nm的氧化鋅薄膜4。同樣，對于本實施例3所獲得的透光結構，本發明對其性能進行了電磁場有限元模擬檢測。圖4示出了通過本實施例3獲得的圖1(a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在165nm的二氧化鈦薄膜上沉積厚度為36nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為190nm的氧化鋅薄膜而獲得的二氧化鈦/ 二氧化釩/氧化鋅復合薄膜。根據ASTM/E1084-86標準進行計算，通過實施例3獲得的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構在T < Tc^PT > Tc的可見光的透射率分別為59. 05%、56. 61%，太陽光的透射率分別為57. 12%,47. 53%，紅外光的透過率分別為71. 04%、46. 97%，紅外光調節性能為24. 07%。由此可知，實施例3獲得了與實施例2類似的效果。實施例4以與實施例I類似的方式制備圖I (a)所示的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構，只是其中使用硫化鋅作為第一無機透明薄膜，氧化鋅作為第二無機透明薄膜。更具體地為如下首先，在玻璃襯底I上通過濺射法沉積硫化鋅薄膜(即第一無機透明薄膜)2 :在石英玻璃襯底I上通過常規的射頻磁控濺射法沉積厚度d3為160nm的硫化鋅薄膜2。然后，在所形成的硫化鋅薄膜2上濺射沉積二氧化釩薄膜3 :在硫化鋅薄膜2上通過射頻磁控濺射法沉積厚度d2為42nm的二氧化釩薄膜3。最后，在所形成的二氧化釩薄膜3上濺射沉積氧化鋅薄膜(即第二無機透明薄膜)4 :在二氧化釩薄膜3上通過射頻磁控濺射法沉積厚度Cl1為192nm的氧化鋅薄膜4。同樣，對于本實施例4所獲得的透光結構，本發明對其性能進行了電磁場有限元模擬檢測。圖5示出了通過本實施例4獲得的圖1(a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在160nm的硫化鋅薄膜上沉積厚度為42nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為192nm的氧化鋅薄膜而獲得的硫化鋅/ 二氧化釩/氧化鋅復合薄膜。根據ASTM/E1084-86標準進行計算，通過實施例4獲得的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構在T < T。和T > T。的可見光的透射率分別為63. 24%、57. 39%，太陽光的透射率分別為56. 67%、43. 66%，紅外光的透過率分別為68. 59%,42. 04%，紅外光調節性能為26. 55%。由此可知，實施例4獲得了與實施例I相同甚至更好的效果，可見光的透射率有了進一步的提高，紅外光調節能力進一步增強。實施例5·
以與實施例I類似的方式制備圖I (a)所示的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構，只是其中使用硫化鋅作為第一和第二無機透明薄膜。更具體地為如下首先，在玻璃襯底I上通過濺射法沉積硫化鋅薄膜(即第一無機透明薄膜)2 :在浮法玻璃襯底I上通過常規的射頻磁控濺射法沉積厚度d3為155nm的硫化鋅薄膜2。然后，在所形成的硫化鋅薄膜2上濺射沉積二氧化釩薄膜3 :在硫化鋅薄膜2上通過射頻磁控濺射法沉積厚度d2為40nm的二氧化釩薄膜3。最后，在所形成的二氧化釩薄膜3上濺射沉積硫化鋅薄膜(即第二無機透明薄膜)4 :在二氧化釩薄膜3上通過射頻磁控濺射法沉積厚度Cl1為155nm的硫化鋅薄膜4。同樣，對于本實施例5所獲得的透光結構，本發明對其性能進行了電磁場有限元模擬檢測。圖6示出了通過本實施例5獲得的圖1(a)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在155nm的硫化鋅薄膜上沉積厚度為40nm的二氧化釩薄膜，然后再沉積厚度為155nm的硫化鋅薄膜而獲得的硫化鋅/ 二氧化釩/硫化鋅復合薄膜。根據ASTM/E1084-86標準進行計算，通過實施例5獲得的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構在T < T。和T > T。的可見光的透射率分別為60. 24%、56. 91%，太陽光的透射率分別為54. 02%,42. 98%，紅外光的透過率分別為66. 71%,40. 50%，紅外光調節性能為26. 21%。由此可知，實施例5獲得了與實施例4類似的效果。實施例6以與實施例I類似的方式制備圖I (b)所示的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構，只是其中首先在玻璃襯底上沉積二氧化釩薄膜，然后在二氧化釩薄膜上沉積硫化鋅薄膜(第一無機透明薄膜)，最后在硫化鋅薄膜上沉積氧化鋅薄膜(第二無機透明薄膜)。更具體地為如下首先，在玻璃襯底I上通過濺射法沉積二氧化釩薄膜3 :在石英玻璃襯底I上通過常規的射頻磁控濺射法沉積厚度d2為42nm的二氧化釩薄膜3。然后，在所形成的二氧化釩薄膜3上濺射沉積硫化鋅薄膜2 (即第一無機透明薄膜)在二氧化釩薄膜3上通過射頻磁控濺射法沉積厚度d3為105nm的硫化鋅薄膜2。最后，在所形成的硫化鋅薄膜2上濺射沉積氧化鋅薄膜(即第二無機透明薄膜)4 在硫化鋅薄膜2上通過射頻磁控濺射法沉積厚度Cl1為64nm的氧化鋅薄膜4。同樣，對于本實施例6所獲得的透光結構，本發明對其性能進行了電磁場有限元模擬檢測。圖7示出了通過本實施例6獲得的圖1(b)所示的透光結構在二氧化釩基復合薄膜相變前后的電磁場有限元模擬的紫外-可見-近紅外透射光譜圖，其中二氧化釩基復合薄膜是通過在42nm的二氧化釩薄膜上沉積厚度為105nm的硫化鋅薄膜，然后再沉積厚度為64nm的氧化鋅薄膜而獲得的二氧化釩/硫化鋅/氧化鋅復合薄膜。根據ASTM/E1084-86標準進行計算，通過實施例6獲得的具有本發明的二氧化釩基復合薄膜的透光結構在T < T。和T > T。的可見光的透射率分別為56. 73%、52. 52%，太陽光的透射率分別為54. 18%、42. 92%，紅外光的透過率分別為66. 52%、42. 37%，紅外光調節性能為24. 15%。由此可知，實施例6獲得了與實施例I類似的效果。
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以上已對本發明進行了詳細描述，但本發明并不局限于本文所描述具體實施方式
。本領域技術人員理解，在不背離本發明范圍的情況下，可以作出其他更改和變形。本發明的范圍由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，包括 第一無機透明薄膜； 設置在所述第一無機透明薄膜上的二氧化釩薄膜；和 設置在所述二氧化釩薄膜上的第二無機透明薄膜。
2.一種透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，包括 二氧化釩薄膜； 設置在所述二氧化釩薄膜上的第一無機透明薄膜；和 設置在所述第一無機透明薄膜上的第二無機透明薄膜。
3.根據權利要求I或2所述的透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，其中，所述第一無機透明薄膜和所述第二無機透明薄膜是相同或者不同的，并且用于所述第一無機透明薄膜和所述第二無機透明薄膜的無機材料獨立地選自氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻銦氧化錫(ITO)、摻銦氧化鋅(IZO)、二氧化鈦(TiO2)、三氧化二鈦(Ti2O3)和摻氟氧化錫(FTO)中的一種或多種。
4.根據權利要求I或2所述的透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，其中，所述第一無機透明薄膜和所述第二無機透明薄膜的厚度分別為20-500nm，并且所述二氧化釩薄膜的厚度為 10_150nm。
5.一種透射率可調的透光結構，包括 透明襯底；和 設置在所述透明襯底上的根據權利要求1-4中任一項所述的二氧化釩基復合薄膜。
6.根據權利要求5所述的透射率可調的透光結構，其中，所述透明襯底的材質選自玻璃、尖晶石、氧化鋁、氧化硅、氧化鋯或塑料。
7.根據權利要求6所述的透射率可調的透光結構，其中，所述玻璃選自石英玻璃、高硅氧玻璃、高鋁玻璃、微晶玻璃或浮法玻璃；所述塑料選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯。
8.根據權利要求5-7中任一項所述的透射率可調的透光結構用作智能節能玻璃的應用。
全文摘要
本發明提供了一種透射率可調的二氧化釩基復合薄膜，其包括二氧化釩薄膜和位于二氧化釩薄膜兩側面上或同一側面上的第一無機透明薄膜和第二無機透明薄膜。本發明還涉及利用該二氧化釩基復合薄膜的透射率可調的透光結構及其用作智能節能玻璃的應用。本發明解決了現有二氧化釩智能節能玻璃的可見光透過率低、紅外調控力弱導致的智能節能效果差等問題。
文檔編號B32B17/06GK102785415SQ2012102628
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者張璇如, 朱彥武, 胡翔, 趙元, 陸亞林 申請人:中國科學技術大學