一種高效節(jié)能溫致變色玻璃的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于玻璃技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效節(jié)能溫制變色玻璃。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)保、節(jié)能日益受到重視，能源的合理利用、節(jié)能產(chǎn)品的研制和開發(fā)取得很大 的進(jìn)展。在這種背景下，80年代前期C.M.Lampert、C.G.Granqvist等首先提出將電致 變色材料應(yīng)用于建筑物、汽車、飛機(jī)等節(jié)能采光系統(tǒng)中，形成能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)太陽福射能透過率 的"智能窗"（Smartwindow)。近年來，智能窗的研宄及應(yīng)用一直是研宄的熱點(diǎn)。
[0003] 智能窗的變色機(jī)理可分為電致變色（電敏）、溫致變色（熱敏）、氣致變色（氣敏） 以及光致變色（光敏）等等。基于這些變色機(jī)理的智能窗均可實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光不同程度的調(diào) T。
[0004] 對(duì)于溫致變色智能窗來說，現(xiàn)有的溫致變色智能窗通常是通過在玻璃基板表面 沉積一層溫致變色層而制得。二氧化釩（vo2)是一種典型的溫致變色材料，其相變溫度為 68°C。低于此溫度，它呈半導(dǎo)體特性，中等透明；高于68°C時(shí)，呈金屬特性，對(duì)紅外高反射。 但是，由于其相變溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室溫，在室溫情況下，以乂02作為溫致變色材料形成的溫致 變色智能窗根本無法發(fā)揮其變色功能，也就無法實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽關(guān)不同程度的調(diào)節(jié)的技術(shù)效 果。
[0005] 為了解決VCV薄膜層本身的相變溫度較高，無法實(shí)現(xiàn)室溫下發(fā)生變色的問題，很多 研宄者采用在VCV薄膜層中摻入金屬元素如W、Cr、Mo、Co、Nb、Mn、Fe、Ti、Ag等、或摻入非 金屬元素如F、N、H等或添加其它化合物形成溫致變色層，來將該溫致變色層的相變溫度降 到室溫附近。但是，這種解決問題的方式，除了在制作過程中存在著如何將所摻入的元素均 勻分散在靶材中的問題外，還存在著由于在濺鍍時(shí)不同材料間的濺鍍速率不同導(dǎo)致的溫致 變色層的變色均勻度不好的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種在常溫條件下隨陽光強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)光的高效節(jié)能溫致變色玻 璃。
[0007] 一種高效節(jié)能溫致變色玻璃，包括第一玻璃基板，在第一玻璃基板的上表面設(shè)置 有立體凸起紋路，立體凸起紋路為由下至上逐漸向中心聚攏的類凸透鏡形狀，再在第一玻 璃基板的上表面依次沉積第一離子阻擋層和二氧化釩薄膜。
[0008] 本發(fā)明的溫致變色玻璃利用了凸透鏡聚光原理，其第一玻璃基板上表面的類凸透 鏡形狀的立體凸起紋路可將穿透過第一玻璃基板的陽光聚焦在二氧化釩薄膜上，使得，二 氧化釩薄膜在常溫條件下即可達(dá)到快速啟動(dòng)且可以隨著陽光強(qiáng)度變化調(diào)整溫致變色程度， 同時(shí)，二氧化釩薄膜與第一玻璃基板之間設(shè)置的第一離子阻擋層可避免第一玻璃基板中的 鈉、鉀、鎂、鈣、鉍等金屬離子擴(kuò)散進(jìn)入二氧化釩薄膜中，造成所謂的"毒化現(xiàn)象"，使溫致變 色特性消失。此外，陽光由第一玻璃基板的光滑下表面(即第一玻璃基板的未設(shè)置立體凸起 紋路的表面）射入，此光滑表面對(duì)入射光線的反射作用差，此時(shí)，大部分的陽光可穿透過玻 璃，高效節(jié)能，并且，暴露在外的第一玻璃基板表面（即第一玻璃基板的下表面）為其光滑下 表面，不易沾染灰塵，容易清潔，同時(shí)，也避免了立體凸起紋路的磨損。
[0009] 本發(fā)明的高效節(jié)能溫致變色玻璃還可作如下改進(jìn)： (1)二氧化釩薄膜的上表面還可沉積保護(hù)層，可避免二氧化釩玻璃直接暴露在外，對(duì)二 氧化釩薄膜起到保護(hù)作用； 在具體實(shí)施過程中，二氧化釩薄膜的上表面再依次設(shè)置第二離子阻擋層和第二玻璃基 板，此時(shí)，第二玻璃基板可作為保護(hù)層，對(duì)二氧化釩薄膜起到保護(hù)作用，第二離子阻擋層可 避免第二玻璃基板中的鈉、鉀、鎂、鈣、鉍等金屬離子擴(kuò)散進(jìn)入二氧化釩薄膜中，造成所謂的 "毒化現(xiàn)象"，使溫致變色特性消失。此時(shí)，第二玻璃基板的下表面也可設(shè)置立體凸起紋路， 該立體凸起紋路為由下至上逐漸向中心聚攏的類凸透鏡形狀。此時(shí)，從變色玻璃兩側(cè)過來 的光線均可通過聚焦實(shí)現(xiàn)二氧化釩薄膜層的變色，進(jìn)一步提高其變色效率和節(jié)能性能。
[0010] (2)為了提高變色玻璃的隔音效果，本發(fā)明所述的第一離子阻擋層優(yōu)選采用第一 膠片層，此時(shí)，第一膠片層既可實(shí)現(xiàn)隔離金屬離子的目的，又可實(shí)現(xiàn)直接通過膠合的方式將 第一玻璃基板與二氧化釩薄膜固定在一起，與濺鍍沉積工藝相比，其操作工藝更簡單； 同時(shí)，在二氧化釩薄膜的上表面還依次設(shè)置有第二離子阻擋層和第二玻璃基板的情況 下，第二離子阻擋層可優(yōu)選采用第二膠片層，進(jìn)一步提高變色玻璃的隔音效果，并且，操作 工藝簡單。
[0011] (3)所述的第一玻璃基板上的立體凸起紋路或/和第二玻璃基板上的立體凸起紋 路的橫截面寬度小于7微米。這樣，立體凸起紋路為其橫截面寬度小于肉眼可辨識(shí)的7微 米（即微壓紋玻璃）的立體凸起紋路，此時(shí)，與具有肉眼可見的立體凸起紋路的玻璃基板相 比，其整體透光度和影像清晰度均有所提高。
[0012] 本發(fā)明還提供一種用于制備本發(fā)明所述的帶有立體凸起紋路的玻璃基板的方法， 包括以下步驟： (1) 準(zhǔn)備好玻璃基板和底部帶有壓紋圖案溝槽的模仁，其中，所述的壓紋圖案溝槽為方 形溝槽； (2) 在玻璃基板表面涂布一層熱塑型高分子材料層，并對(duì)熱塑型高分子材料層進(jìn)行加 熱，待熱塑型高分子材料層周圍的溫度高于熱塑性高分子材料的玻璃轉(zhuǎn)換溫度時(shí)，采用模 仁對(duì)熱塑型高分子材料層進(jìn)行壓??； (3) 待模仁的底部壓入熱塑型高分子材料層內(nèi)后，降低熱塑型高分子材料層周圍的溫 度至低于熱塑性高分子材料的玻璃轉(zhuǎn)換溫度； (4) 移開模仁，熱塑型高分子材料層上即可形成與模仁底部的壓紋圖案溝槽互補(bǔ)的方 塊壓紋圖案； (5) 對(duì)壓印后的熱塑型高分子材料層進(jìn)行電漿蝕刻，蝕刻過程分為若干階段，其中，蝕 刻第一階段的電漿電機(jī)功率控制在1200~3000w中的任一數(shù)值；蝕刻最后一階段的電漿電 機(jī)功率控制在600~4000w中的任一數(shù)值，并且，整個(gè)蝕刻過程中電漿電機(jī)功率保持持續(xù)增 加或持續(xù)減少或恒定不變的單一變化趨勢(shì)，制得帶有類凸透鏡形狀的立體凸起紋路的玻璃 基板。
[0013] 本發(fā)明中所述的熱塑性高分子材料屬于非晶聚物，非晶聚物有三種力學(xué)狀態(tài)，它 們是玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。在溫度較低時(shí)，熱塑性高分子材料為剛性固體狀，與玻璃相 似，在外力作用下只會(huì)發(fā)生非常小的形變，此狀態(tài)即為玻璃態(tài)：當(dāng)溫度繼續(xù)升高到一定范圍 后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區(qū)間形變相對(duì)穩(wěn)定，此狀態(tài)即為高彈態(tài)， 溫度繼續(xù)升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此時(shí)形變不可能恢復(fù)，此狀態(tài) 即為粘流態(tài)。我們通常把玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，稱為玻璃化轉(zhuǎn)變，它所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫 度即是該熱塑性高分子材料的玻璃轉(zhuǎn)換溫度。
[0014] 對(duì)于傳統(tǒng)的帶有立體凸起紋路的玻璃基板而言，其在玻璃上產(chǎn)生立體紋路的制造 方法主要有如下所述的三種方式：（1)將玻璃利用高溫下軟化，經(jīng)模具壓鑄，慢慢冷卻后成 型，其成型的制造成本高，品質(zhì)較為粗糙；（2)利用鉆石顆粒撞擊（噴砂）玻璃背面（因鉆石 硬度大于玻璃），使玻璃背面因此產(chǎn)生凹凸的雕刻效果；但是因此種方式的制作，不僅使玻 璃呈近不透明的霧面狀，而且也會(huì)令玻璃背面形成無數(shù)坑洞及表面粗糙的粉狀玻璃物，影 響被加工玻璃的品質(zhì)度，造成業(yè)者為了掩飾其粗糙狀的外觀瑕疵，常會(huì)在其表面上作第二 次的加工處理，如色彩噴涂表面材質(zhì)處理，但因這樣反而令被加工玻璃幾近呈不透明狀，而 減低其效果及其表現(xiàn)范圍，尤其若要以鏡面、或金、銀、銅、鋁、鎳、鉻等各式金屬表現(xiàn)凹凸層 次、陰影、反光等效果時(shí)，亦無法達(dá)成；（3)利用氫氟酸（Hydrofluoricacid，簡稱HF)直接 被覆在玻璃的背面，藉以侵蝕破壞玻璃背面，而據(jù)此產(chǎn)生凹凸效果；但由于該氫氟酸為一具 有強(qiáng)烈腐蝕性及揮發(fā)性的劇毒液體，不僅容易造成環(huán)境的破壞、污染，使用者在使用時(shí)亦必 須相當(dāng)小心，否則極容易受傷，尤其這種酸液在實(shí)際的使用上對(duì)玻璃的腐蝕效率差，而且不 容易控制，同時(shí)加工亦相當(dāng)繁復(fù)，故這種蝕刻方式已不為使用者采用；（4)如授權(quán)公告號(hào)為 CN2714561Y的中國專利公布的壓紋玻璃，該壓紋玻璃是通過在玻璃上貼合一層具有凹凸紋 路的合成黏合劑層。由于合成黏合劑層的強(qiáng)度較差，長時(shí)間使用的情況下，其上的紋路容易 出現(xiàn)變形現(xiàn)象；并且，合成黏合劑層在陽光照射下也容易產(chǎn)生黃化現(xiàn)象；同時(shí)，也容易因合 成黏合劑層與玻璃之間出現(xiàn)貼合不牢固而出現(xiàn)黏合劑層自玻璃表面脫落或突起的現(xiàn)象。