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喷雾热解法制备氧化物基涂层低辐射玻璃的研究

郅晓  
【摘要】: 采用喷雾热解法在玻璃基板上分别制备了F、Sb掺杂的SnO2薄膜及F、Sb同时掺杂的SnO2低辐射透明导电薄膜,并运用紫外-可见光光度仪、X射线衍射仪、四探针测试仪、高分辨透射电镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱等分析手段,研究了工艺参数对薄膜结构、形貌和光电性能的影响,探讨了喷雾热解法的成膜机制和薄膜缺陷的成因。进而研究了这种涂层玻璃的低辐射(Low-E)特性。在该Low-E玻璃的基础上,通过纳米多层膜技术对传统玻璃进行表面改性研究,制备了具有低辐射、防雾、光催化多功能的Low-E玻璃。完成了工业化中试并对制备的大面积低辐射玻璃进行了光学、热工学特性的全面性能检测和分析;进一步还探索性的研究了使用溶胶-凝胶法制备了Al掺杂的ZnO膜系透明导电玻璃,研究了薄膜的光学、电学性能和结构性质。主要结论如下: 在适当的掺杂比例下,Sb和F同时掺杂的SnO2具有较好的光电综合性能,其喷雾溶液中各元素最佳比例为Sn:Sb:F=1:0.04:0.5.采用喷雾热解法制备的SnO2:(F+Sb)薄膜为金红石结构的氧化锡多晶体,平均晶粒尺寸约为120nm。XPS分析表明,Sn元素为四价(Sn4+),并且以Sn-O键的形式存在。 采用溶胶凝胶工艺与雾化热分解沉积镀膜技术相结合,制备了复合多层薄膜(普通玻璃/SiO2隔离阻挡膜/F、Sb复合掺杂SnO2透明导电膜/SiO2-TiO2表面改性膜),在获得导电、低辐射特性的同时,还具有抗菌、自洁等功能特性,其低辐射性能已达到国家在线Low-E玻璃镀膜产品标准要求。 在480℃制备的厚度为60nm的TiO2-SiO2改性层,使低辐射玻璃具有了较好的亲水自洁净效果,在紫外光照射1h后润湿角降至4.5°,表现出良好的防雾效果,但其低辐射性没有发生变化。通过sol-gel法,在玻璃基板上制成了氟硅烷薄膜,使水对玻璃的接触角达156°,获得超疏水特性涂层玻璃。 工业化中试阶段制备的较大面积的低辐射玻璃的方阻为25Ω/□,电阻率为7.5×10-4Ω·cm,经国家质量监督检验中心检验,平均可见光透过率为77.5%,辐射率20.4%,传热系数3.9 W/m2·K,阳光能量获得率70.3%,遮阳系数81.3%。达到了在线低辐射玻璃的技术标准,为开发出具有完全自主知识产权的低辐射镀膜玻璃在线制备技术提供了理论依据。


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