專利名稱：光致變色玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光致變色玻璃。
背景技術(shù)：
光致變色玻璃是一種新型的節(jié)能玻璃，光照增強(qiáng)時(shí)玻璃逐漸變灰暗，降低了光及其攜帶熱量的透過(guò)率；光照減弱時(shí)玻璃又恢復(fù)明亮，提高了光及其攜帶熱量的透過(guò)率。這種能隨早晚及四季的環(huán)境變化，而自動(dòng)改變透光率和遮陽(yáng)系數(shù)的智能玻璃，具有低輻射Low-E等明星節(jié)能玻璃所不具備的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起人們的特別關(guān)注。1964年美國(guó)康寧公司實(shí)用新型了光致變色玻璃，是在玻璃本體中摻入了鹵化銀及光敏劑，缺點(diǎn)是成本高、功能單一，當(dāng)前只被用于制造高檔變色眼鏡等行業(yè)，而無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用在建筑領(lǐng)域?！つ壳埃袑⒍鄬庸庵伦兩鍔A持在兩塊玻璃片之間，制得的一種光致變色夾層玻璃；也有將金屬銀和鹵素單質(zhì)分別加入到其它玻璃原料中，制得的一種具有光致變色效應(yīng)的鏡片毛坯；或者采用熱處理法或還原處理法制造出一種彩色漸變光致變色的本體玻璃；甚至有些分別在轎車、汽車、商務(wù)車和客車的車身上直接安裝了傳統(tǒng)的鹵化銀等變色玻璃，不屬于光致變色玻璃技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠?。此外，?guó)外也有些光致變色玻璃的專利，但多是對(duì)鹵化銀及光敏劑體系的改進(jìn)技術(shù)，并且變色物質(zhì)都在玻璃本體中，至今沒出現(xiàn)鍍膜類型的光致變色玻璃的專利文獻(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，提供一種成本低、效果好、無(wú)毒無(wú)污染的光致變色玻璃。一種光致變色玻璃，其包括玻璃基體，所述玻璃基體表面具有一層光致變色薄膜，所述光致變色薄膜為氧化鎢-二氧化鈦-氧化鋅組合膜。進(jìn)一步地，所述組合膜為磁控濺射膜。進(jìn)一步地，所述光致變色薄膜的厚度10 nm 500nm。優(yōu)選地，所述光致變色薄膜的厚度為200nm。進(jìn)一步地，所述光致變色玻璃為建筑玻璃、汽車天窗玻璃或側(cè)窗玻璃。上述光致變色玻璃采用光致變色薄膜，薄膜包括氧化鎢(WO3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)等組份，具有自動(dòng)改變透光率和遮陽(yáng)系數(shù)功能，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，而且光致變色效果好，無(wú)毒無(wú)污染，不需要用螺旋吡喃化合物、偶氮化合物和稠環(huán)芳香化合物等有毒、易燃的有機(jī)薄膜，WO3等氧化物不易燃，安全性高。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中，圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例一的光致變色玻璃結(jié)構(gòu)示意圖。圖2顯示W(wǎng)O3-H2C2O4-TiO2-ZnO光致變色玻璃樣品的透光率的變化曲線。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。請(qǐng)參閱圖1，示出本實(shí)用新型實(shí)施例一的光致變色玻璃10，其包括玻璃基體12，玻璃基體12表面具有一層光致變色薄膜14，光致變色薄膜14為氧化鎢-二氧化鈦-氧化鋅，具體地，所述組合膜包括如下重量份的組份氧化鎢70-100 份，二氧化鈦5-30份，氧化鋅 3-10份。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，該光致變色薄膜14為溶膠凝膠涂膜結(jié)構(gòu)，所述組合膜中還包括草酸，也即，所述組合膜為溶膠凝膠法制成的涂膜，涂膜中還包括10-40重量份的草酸，二氧化鈦的重量份數(shù)優(yōu)選為5-15。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，涂膜的由以下重量份數(shù)的材料組成氧化鎢 80份，草酸 20份，二氧化鈦10份，氧化鋅 5份。具體地，光致變色薄膜14的厚度IOnm 500nm，優(yōu)選地，光致變色薄膜14的厚度優(yōu)選為200nm。玻璃基體12可以是常用的玻璃材質(zhì)。溶膠凝膠法制備光致變色玻璃的具體過(guò)程如下稱取商品化的氧化鎢、二氧化鈦、氧化鋅顆粒和草酸晶體，重量比為WO3IH2C2O4: TiO2: ZnO= (70 100) : (10 40) : (5 15) : (3 10)，分散在去離子水中形成涂布液，用噴涂設(shè)備將該涂布液均勻沉積在干凈的玻璃基片(基體)，50 80°C下烘干后形成 TO3-H2C2O4-TiO2-ZnO 變色薄膜。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，本實(shí)用新型的實(shí)施例二光致變色玻璃10的結(jié)構(gòu)組成和厚度等與實(shí)施例一基本相同，主要不同之處在于光致變色薄膜14為磁控濺射膜，即采用磁控濺射法制成的鍍膜，所述鍍膜由以下重量份數(shù)的材料組成氧化鎢70-100 份，二氧化鈦5-30份，氧化鋅 3-10份。優(yōu)選地，所述鍍膜的材料組成及其重量份為氧化鎢 80份，二氧化鈦20份，氧化鋅 5份。磁控濺射法制備光致變色玻璃的具體過(guò)程如下將二氧化鈦、氧化鋅和氧化鎢的混合粉末定制成陶瓷靶材，重量比為WO3:TiO2:ZnO= (70 100) : (5 30) : (3 10)，制備此陶瓷靶材的工藝采用常用的技術(shù)。然后，在氬氣和氧氣的混合氣氛下沉積一層WO3-TiO2-ZnO光致變色薄膜于玻璃基片(基體)上。具體應(yīng)用中，光致變色玻璃10可以作為各種類型玻璃，例如可以為各種建筑玻璃，也可以是汽車天窗玻璃、側(cè)窗玻璃等。光致變色玻璃10受光照影響而產(chǎn)生相應(yīng)色變，如圖I所示，當(dāng)能量大于W03、TiO2和ZnO禁帶寬度的光線16照到光致變色玻璃10上時(shí)，即照射在光致變色薄膜14上，電子-空穴對(duì)隨即產(chǎn)生，光生電子進(jìn)入WO3的導(dǎo)帶，與臨近的W6+結(jié)合生成藍(lán)色的W5+，為變色反應(yīng)；當(dāng)無(wú)光照射時(shí)，氧氣分子氧化藍(lán)色的五價(jià)W5+變成六價(jià)的W6+，為褪色反應(yīng)。摻雜TiO2和ZnO能加速WO3的變色和褪色的速度，并且TiO2和ZnO作為二元氧化物體系也有協(xié)同增強(qiáng)作用；摻雜草酸能消 耗光生空穴，使更多的光生電子參與W6+生成W5+的光化學(xué)反應(yīng)，增加藍(lán)色深度和變色節(jié)能效果。由此可知，本實(shí)用新型的光致變色玻璃10采用光致變色薄膜14，可以隨著外在光線16的強(qiáng)弱，自動(dòng)調(diào)節(jié)薄膜14的顏色深淺，例如采用WO3膜或WO3-TiO2組合膜層時(shí)，由無(wú)色變?yōu)闇\藍(lán)色、深藍(lán)色，快速進(jìn)行變色，變色效率高而且穩(wěn)定，用于建筑玻璃時(shí)，能自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的光線和熱量，減少風(fēng)扇、空調(diào)等利用率，降低能耗。而且，由于采用氧化物，不易燃，也不需要用螺旋吡喃化合物、偶氮化合物和稠環(huán)芳香化合物等有毒、易燃的有機(jī)薄膜，使得光致變色玻璃無(wú)毒環(huán)保，安全性更高，可廣泛應(yīng)用于各種節(jié)能玻璃領(lǐng)域。以下是具體的實(shí)例，以說(shuō)明本實(shí)用新型的光致變色玻璃10的具體結(jié)構(gòu)、材料組成、制備工藝以及檢測(cè)效果。實(shí)例I溶膠凝膠法稱取商品化的氧化鎢、二氧化鈦、氧化鋅顆粒和草酸晶體，重量比為WO3:H2C2O4:TiO2:Zn0=80:20:10:5,分散在去離子水中形成涂布液，用噴涂設(shè)備將該涂布液均勻沉積在干凈的玻璃基片(基體)，60°C下烘干后形成WO3-H2C2O4-TiO2- ZnO變色組合膜，厚度為100納米。檢測(cè)WO3-H2C2O4-TiO2-ZnO樣品的變色和節(jié)能效果直接將樣品放在戶外陽(yáng)光下，3分鐘后取回樣品利用透光儀進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示，太陽(yáng)光照射3分鐘后玻璃顏色由淺色變?yōu)樯钏{(lán)色，無(wú)光照60分鐘后又褪為淺色，此變色-褪色可反復(fù)循環(huán)。具體如圖2所示，太陽(yáng)光照射3分鐘后，太陽(yáng)光透光率降低15%，遮陽(yáng)系數(shù)下降約O. 14 ;無(wú)光照60分鐘后可以褪色50%，幾個(gè)小時(shí)后可以完全褪色，此變色-褪色可反復(fù)循環(huán)。實(shí)例2磁控濺射法將二氧化鈦、氧化鋅和氧化鎢的混合粉末定制成陶瓷靶材，重量比為WO3:TiO2:ZnO= 80:20:5。制備此陶瓷靶材的工作由靶材廠家完成。在氬氣和氧氣的混合氣氛下，沉積一層WO3-TiO2-ZnO變色組合膜在玻璃基片(基體)上，厚度為200納米。檢測(cè)WO3-TiO2-ZnO樣品的變色和節(jié)能效果直接將樣品放在戶外陽(yáng)光下，20分鐘后取回樣品利用透光儀進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果玻璃顏色由淺色變?yōu)樯钏{(lán)色，太陽(yáng)光透光率降低11%，遮陽(yáng)系數(shù)下降約O. 10 ;無(wú)光照60分鐘后可以褪色40%，幾個(gè)小時(shí)后可以完全褪色，此變色-褪色可反復(fù)循環(huán)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種光致變色玻璃，其包括玻璃基體，其特征在于，所述玻璃基體表面具有一層光致變色薄膜，所述光致變色薄膜為氧化鎢-ニ氧化鈦-氧化鋅組合膜。
2.如權(quán)利要求I所述的光致變色玻璃，其特征在于，所述組合膜為磁控濺射膜。
3.如權(quán)利要求I所述的光致變色玻璃，其特征在于，所述光致變色薄膜的厚度10nm 500nmo
4.如權(quán)利要求I所述的光致變色玻璃，其特征在于，所述光致變色薄膜的厚度為200nmo
5.如權(quán)利要求I所述的光致變色玻璃，其特征在于，所述光致變色玻璃為建筑玻璃、汽車天窗玻璃或側(cè)窗玻璃。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光致變色玻璃，其包括玻璃基體，所述玻璃基體表面具有一層光致變色薄膜，所述光致變色薄膜為氧化鎢-二氧化鈦-氧化鋅組合膜。該光致變色玻璃采用光致變色薄膜，薄膜組成包括氧化鎢(WO3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)等，具有自動(dòng)改變透光率和遮陽(yáng)系數(shù)功能，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，而且光致變色效果好，無(wú)毒無(wú)污染，不需要用螺旋吡喃化合物、偶氮化合物和稠環(huán)芳香化合物等有毒、易燃的有機(jī)薄膜，WO3等氧化物不易燃，安全性高。
文檔編號(hào)B32B9/04GK202640874SQ20122008598
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者董清世, 張麒, 李文情, 周禾, 葉茵 申請(qǐng)人:信義超薄玻璃(東莞)有限公司