基本信息
- 项目名称：
- 新型节能环保玻璃涂层——银系红外低辐射膜的制备及性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 离线低辐射薄膜凭借其优异的光谱选择性而广泛应用建筑领域。但是却存在功能层稳定性差、易氧化、与基底粘附力弱等问题。本实验以Drude模型为基础，设计了该膜系的结构及每层的厚度，用磁控溅射的方法制备出各膜层，制备出最优样品的低辐射性能如下：可见光透射比为80.93%；计算得出其在远红外区辐射率为0.11，高于GB/T 18915.2-2002对建筑物幕墙玻璃标准（0.15）的应用要求。
- 详细介绍：
- 本实验以Drude模型为基础，设计了该膜系的结构及每层的厚度，用磁控溅射的方法制备出各膜层，通过膜厚测控仪和椭偏仪测量膜层厚度，确定制备各膜层所需厚度的工作参数；通过XRD、FESEM、AFM等方法分析薄膜样品表面的微观结构；采用分光光度计和红外光谱仪对样品的光学性能进行检测和分析，表征其低辐射性能。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 低辐玻璃凭借其高透光率和低辐射率而具有的优秀的隔热保温性能，广泛运用于建筑、汽车等其它行业，不仅可节省能源，减少CO2的排放量，也可以装饰和美化环境，所以使用Low-E玻璃是我国环保经济发展的必然选择。 基本思路： 使用磁控溅射技术在玻璃上分别镀制TiO2/NiCr/Ag/NiCr/TiO2膜系结构，制备出结构稳定，性能优良的低辐射膜层。 创新点： 1.使用TiO2陶瓷靶直接溅射出介质层，替代传统的Ti靶与O2反应溅射生成TiO2介质层，减少在生产过程中功能层Ag层的氧化； 2.使用先进的磁控溅射的技术在普通玻璃镀制出TiO2/NiCr/Ag/NiCr/TiO2膜系结构； 3.在银层中添加其它微量的金属，在阻止银层氧化的同时，增加薄膜在基底上的均匀性和附着力，增强整个膜系的稳定性和低辐射性能; 4.通过对样品表面微观结构和光谱选择性的对应关系的归纳和分析，合理设计，优化实验，做出结构稳定，性能优良的产品。 技术关键： 1.功能层、保护层和介质层各膜层种类和厚度的选择； 2.功能层、保护层和介质层各膜层达到最优性能时的实验参数； 3.微量金属元素的选择和添加量的控制。 主要技术指标： 设计良好的多层薄膜在远红外区有较好的低辐射性能，所制备薄膜的可见光透过率已达到80%以上、远红外波段辐射率已降到0.11，与已达到目前GB/T18915.2-2002中对低辐射膜玻璃的要求。
科学性、先进性
- 科学性（一）： 采用银做金属功能膜层，可有效抵御红外热辐射。以一层Ni-Cr膜作为阻挡层可有效的防止银膜的氧化，使用TiO2作介质膜可有效提高膜系的可见光的透射率和较低的辐射率。 科学性（二）： 改进低温溅射技术，在柔性PET塑料上镀膜大大方便了Low-E薄膜的运输和安装。 先进性（一）：生产工艺 运用先进的“离线”磁控溅射技术镀制Low-E涂层是因为其具有以下优势 1.成膜速度快，生产效率高，生产幅面大，产量大； 2.膜层均匀，色差小，生产过程易于电脑控制； 3.膜层结构致密，附着力强； 4.膜层理化性能稳定，抗变色性强。 先进性（二）：靶材制备 以一种紧密镶嵌的方式，做出结合紧密，溅射时性能稳定，品质优良的靶材。避免了熔炼时金银分布不均而造成薄膜性质不稳定的影响，且达到节约贵重金属金，并提高溅射效率的目的。 先进性（三）：在功能层中掺入金元素 选择在镀银膜时掺微量的金，增加银膜与基底间的结合力同时对银膜起保护作用。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作生产
作品可展示的形式
- 实物、产品 ；图片；样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点： 1.节能环保、建筑装饰 在玻璃上镀制我们研制的低辐射膜层能大大降低建筑能耗，同时还可以作为家具装饰材料。 2.选择性——能适应不同地区 经过多年的研究,低辐射薄膜的性能有了较大的突破,在幕墙玻璃、汽车挡风玻璃、太阳能集热器、医疗器械、工业热屏蔽、航天器、光电转换等很多领域有了广泛的应用。 存在两大优势 1.目前市场前景广阔 2.国家政策支持
同类课题研究水平概述
- 目前，低辐射镀膜玻璃自80年代中期开始应用以来，其用量以年递增20%～36%的速度迅速增长，各国都立法或鼓励使用低辐射镀膜玻璃。欧洲的德、英两国的建筑标准中己明确规定了建筑物的门窗玻璃必须安装使用低辐射(Low-E)玻璃制作的中空玻璃，这一举措使国际市场的低辐射(Low-E)玻璃需求量骤然升温，在国际市场，低辐射(Low-E)玻璃价格不菲，一般均以14～23美元/平方米上市但仍为汽车商及建筑商和加工玻璃商们的抢手俏货。在德国，为了推广鼓励人们使用节能的低辐射(Low-E)中空玻璃，现今生产的双层低辐射中空玻璃仅为34马克/平方米，单面低辐射玻璃和一片透明浮法玻璃制成的中空玻璃仅为8马克/平方米，而受到人们的欢迎。1996年欧美市场年需求总量达到约8000万平方米，目前低辐射镀膜玻璃占建筑平板玻璃的比例已超过30%。随着新型的低辐射和阳光控制复合型镀膜玻璃开发成功，其应用范围和市场还将继续增长。 科学技术部、财政部、国家税务总局，2006年9月8日以国科发计字[2006]370号文件发布了《中国高新技术产品目录2006》中无机非金属材料玻璃材料的有：低辐射镀膜玻璃（优先支持程度为高）；导电膜玻璃（优先支持程度为中）；屏蔽电磁波玻璃（优先支持程度为高）；低辐射中空玻璃（优先支持程度为中）。总之，镀膜玻璃在我国的发展前景十分乐观。一方面是国家政策的导向和倾斜有利于镀膜玻璃的发展，另一方面是各种镀膜玻璃生产技术的成熟为镀膜玻璃发展提供了技术保障。到2010年，我国镀膜玻璃产量和应用量的年均增长速度都将在20%左右，达到1.35亿平方米和1亿平方米，从而促使高附加值、高功能性镀膜玻璃将得到大力发展。随着Low-E玻璃应用的广泛性的增加，其技术问题也逐渐出现。离线Low-E玻璃拥有较好的低辐射性能，但其成本也较高；在线Low-E玻璃成本较低，但是其性能却一般。所以在保证离线Low-E玻璃性能的前提下，通过优化生产工艺及膜系结构，降低其生产成本是未来发展的必然趋势。 Low-E玻璃无疑是对全球节能政策的一种强力支持,未来Low-E玻璃将引领节能幕墙走向新的领域。我国提出的建筑节能计划是到2010年,全国新增建筑的1/3达到节能50%,因此中空玻璃、Low-E玻璃的增长率将被拉高,这是整个玻璃行业由普通建材转向节能建材方向的一个巨大飞跃。
