ZrO2-SiO2薄膜对离子交换增强玻璃的光学和力学性能影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备出ZrO₂-SiO₂薄膜, 然后通过离子交换形成镀膜增强玻璃, 研究了薄膜组成对离子交换增强玻璃的力学和光学性能的影响。利用紫外可见分光光度计、激光椭偏仪、纳米压痕、三点抗弯和能谱(EDX)分析了薄膜结构及性能。结果表明: 所有薄膜均连续均匀, 纯ZrO₂薄膜为四方相结构, 含Si薄膜为无定形结构; 薄膜具有较高弹性恢复率(>60%)以及H/E比(>0.1), 有利于强度增强; 随Si含量增加, 可见光透过率增大, 但表面硬度和杨氏模量随之降低; 0.5ZrO₂-0.5SiO₂薄膜综合性能最佳: 表面硬度为18 GPa, 抗弯强度为393 MPa, 厚度~45 nm时可见光透过率大于85%。     

溶胶-凝胶法制备CeO2防紫外膜

用溶胶-凝胶法在普通玻璃基片上成功制备了CeO2防紫外薄膜。采用交叉镀膜的方法,将TiO2膜层作为缓冲层,成功制备了不同膜层配比的防紫外膜。实验表明,不同膜层配比,紫外线透过率及可见光透过率均不同,在一定范围内,随着CeO2溶胶浓度增大,紫外吸收能力增大,溶胶的陈化时间对薄膜紫外屏蔽性能影响不大。     

多层增透膜对铒硼硅酸盐玻璃光学性质的影响

玻璃表面由于反射作用会使光能损失.为了减少玻璃表面的反射损失,可以通过在表面镀增透膜来解决.研究了多层增透膜对铒硼硅酸盐玻璃可见光透过率的影响.在理论上比较了不同膜系结构(层数不同)的增透膜对铒硼硅酸盐玻璃的增透效果.采用了六层膜的设计,并对镀膜前后玻璃的反射率和透过率进行了测试,玻璃在可见光区的430nm波段到800m波段的平均反射率从原来的7.5%左右下降到了1%左右,其吸收光谱曲线的最高透过率从未镀膜前的80%左右提高到了97%左右.同时,镀膜后的铒硼硅酸盐玻璃在0.53μm处的透过率仍然保持在0.01%(光密度D0.53=4),而可见光透过率达到了65%,比镀膜前提高了10%左右,玻璃的可视性得到了明显的改善.     

喷雾热解法制备SnO_2∶F+Sb薄膜的结构及性能研究

采用喷雾热解法在玻璃基板上制备了SnO2∶F+Sb薄膜,对薄膜的结构及性能进行了研究。用STM对薄膜表面进行表征,发现薄膜表面光滑平整,粗糙度Ra为16.283nm。四探针测试仪测定薄膜方阻为60Ω/□,电阻率为2.1×10-3Ω.cm。用XRD表征薄膜结构,薄膜为四方相多晶SnO2结构,说明掺杂没有该变薄膜结构。对薄膜的光学性能进行了测试,可见光透过率达到80%,在2500nm处的中远红外区反射率由镀膜前的6%上升到36%。按国家标准测试了镀膜玻璃耐酸碱稳定性,实验前后薄膜的可见光透过率变化<3%,符合国家标准。同时本研究还对镀膜玻璃的保温性能进行了测试,结果表明本实验制备的镀膜玻璃具有较好的保温性能。     

喷雾热解法制备SnO2:F+Sb薄膜的结构及性能研究

采用喷雾热解法在玻璃基板上制备了SnO2F+Sb薄膜,对薄膜的结构及性能进行了研究.用STM对薄膜表面进行表征,发现薄膜表面光滑平整,粗糙度Ra为16.283nm.四探针测试仪测定薄膜方阻为60Ω/□,电阻率为2.1×10-3Ω·Cm.用XRD表征薄膜结构,薄膜为四方相多晶SnO2结构,说明掺杂没有该变薄膜结构.对薄膜的光学性能进行了测试,可见光透过率达到80%,在2500nm处的中远红外区反射率由镀膜前的6%上升到36%.按国家标准测试了镀膜玻璃耐酸碱稳定性,实验前后薄膜的可见光透过率变化＜3%,符合国家标准.同时本研究还对镀膜玻璃的保温性能进行了测试,结果表明本实验制备的镀膜玻璃具有较好的保温性能.     

高透钻面玻璃在线连续镀膜技术研究

使用立式连续直线镀膜生产线,采用真空磁控溅射技术在玻璃表面设计并镀制了Nb2O5/Si O2/Nb2O5/Si O2/CNx多层纳米硬质增透薄膜,并研究其透过率、硬度及理化性能。结果表明:通过引入线性阳极层离子源,控制并形成新的磁控溅射镀膜工艺,钻面玻璃产品的表面硬度达994.8 HV,是普通玻璃的2倍以上;在可见光透过率≥94%,具有一定的增透效果;经过酸/碱/溶剂/热处理后的透过率衰减ΔT0.1%,理化性能优良。     

射频功率对筒状聚酯内壁类金刚石薄膜结构与性能的影响研究

利用偏压/射频耦合等离子体增强化学气相沉积技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯,PET)筒内壁制备了类金刚石薄膜(DLC)。采用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、三维表面轮廓仪、紫外/可见光分光光度计和气体渗透率测试仪考察了射频功率对类金刚石薄膜的结构、沉积速率、表面形貌、光学透过率和气体阻隔性能的影响。结果表明,膜层沉积可有效阻挡近紫外区域的光线,同时对O2,CO2的阻隔能力明显提高,这是由于DLC膜层的致密性质以及PET表面原有缺陷的覆盖。与未镀膜PET相比,150 W时制备的DLC膜的气体透过率分别从58.5,61.7cm3m-2atm-1d-1降低至0.7,1.5 cm3m-2.atm-1d-1,相应的对O2,CO2的阻隔率分别可以提高80倍和40倍。     

疏水耐环境型SiO2/TiO2/SiO2-TiO2太阳能宽光谱增透膜的制备及性能研究

利用TFCcal设计软件构建膜系结构, 采用溶胶-凝胶工艺和提拉法在超白玻璃上制备出厚度精确可控的宽光谱、高增透型SiO₂/TiO₂/SiO₂-TiO₂减反膜, 同时结合甲基三乙氧基硅烷(MTES)改性碱催化的SiO₂溶胶, 通过提拉法一次制备出高透过率疏水型薄膜。研究表明, 高增透型三层宽光谱减反膜的理论膜层厚度依次为: 80.9 nm(内层SiO₂-TiO₂)、125.0 nm(中间层TiO₂)、95.5 nm(外层SiO₂), 其在400~700 nm可见光范围内平均透过率实际可高达97.03%以上。多层膜经过退火处理后, 膜面的水接触角高达131.5°, 同时陈化两个月以后的多层膜透过率仅下降0.143%, 表明制备的SiO₂/TiO₂/ SiO₂-TiO₂多层减反膜具有优良的疏水和耐环境性能。     

具有超亲水光催化性能的λ/4-λ/2型两层宽频增透膜的制备和性能研究

以多孔SiO₂/TiO₂复合膜为膜层材料, 采用溶胶-凝胶法制备得到λ/4-λ/2型无峰两层宽频增透膜, 此工艺制备过程简, 单且对膜层折射率要求较低, 镀制两层膜的K9基片在500~700 nm波段维持较高的透过率, 在此区间透过率平均值为99.4%, 在可见光区400~800 nm的平均透过率为99.0%。两层膜表现出优异的超亲水性能, 在无需紫外光照的条件下, 其在0.5 s的水接触角仅为2.2°, 且超亲水性能能够维持超过20 d。同时, 两层膜表现出一定的光催化降解有机污染物的能力。     

膜层厚度对Ag/TiO膜透光隔热性能的影响

采用磁控溅射工艺制备了玻璃基Ag/TiO_2膜,并研究了膜层厚度对其透光隔热性能的影响。结果表明:当Ag膜厚度由6.7 nm增加到9.5 nm时,红外光的平均透过率由42.06%减小到7.70%,隔热温差由1.9℃增大到5.7℃,而可见光的平均透过率则呈现出先增加后减少的变化趋势,当Ag膜厚度为7.7 nm时,复合膜的可见光平均透过率达最大值,为70.85%;当Ti O_2膜厚度由4.1 nm增加到16.7 nm时,红外光的平均透过率由34.12%增大到38.28%,而可见光的平均透过率与隔热温差均呈现出先增大后减少的变化趋势,当Ti O_2膜厚度为10.4 nm时,复合膜的可见光平均透过率达最大值,为70.85%,而厚度为13.6 nm时,膜的隔热温差达最大值,为5.2℃。     

具有梯度渐变折射率的超疏水减反膜的制备及其性能

具有梯度折射率的减反膜可以在更宽光谱波段和更大入射光角度实现减反射性能。本研究利用溶胶-凝胶和溶剂热法分别合成实心氧化硅(SiO₂)、空心氧化硅(H-SiO₂)和空心氟化镁(MgF₂)溶胶, 利用浸渍-提拉法在玻璃双面镀制SiO₂/H-SiO₂/MgF₂梯度折射率薄膜。结果表明, 在380~1600 nm波长, 镀膜基片在光垂直入射时透光率高达99.88%, 当光以0°~45°入射时, 平均透光率均高于97.85%, 即使光以75°入射时, 最高透光率仍达95.51%。同时发现, 经十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMOS)修饰, 薄膜疏水角达到150.6°, 显示出良好的疏水自清洁效果。     

柱状晶形貌TiO2膜厚对FTO/TiO2镀膜玻璃光催化活性影响

采用溶胶凝胶法,在FTO(SnO2:F)低辐射镀膜玻璃衬底上制备了柱状晶体结构的TiO2薄膜,获得双层结构FTO/TiO2镀膜玻璃样品.研究了TiO2薄膜厚度对FTO/TiO2镀膜玻璃样品的光催化活性、低辐射性能以及透光性能的影响.结果表明,FTO/TiO2镀膜玻璃样品光催化活性随着TiO2薄膜厚度的增加先升高后下降,在TiO2薄膜厚度为300 nm时光催化活性最佳;低辐射性能随着TiO2薄膜厚度的增加而下降,但TiO2薄膜厚度为300 nm时仍然具备一定的低辐射性能;透光性能与TiO2薄膜膜厚的关系不大,可见光透射比保持在72%左右;表面平均粗糙度约为1 nm,表面光滑,不易沾染油污灰尘.该镀膜玻璃在保证低辐射建筑节能和透光的前提下,兼具光催化自清洁功能,具有很好的应用前景.     

含Si-O-P键的减反膜结构及性能影响因素研究

采用SiO₂水溶胶(ACS)为硅源, H₃PO₄为桥联剂, H₂O₂为活化剂在玻璃表面成功制备了一种性能优异的新型减反膜。利用FTIR、XRD、FESEM、TEM、AFM对薄膜结构、形成机理及性能进行了研究, 结果表明, 在成胶过程中, H₂O₂的导入有效修复了SiO₂胶粒的表面羟基, 提高了SiO₂的反应活性; 而在焙烧过程中, H₃PO₄通过其自身脱水形成的偏磷酸链状体分别与SiO₂胶粒及玻璃基底表面的Si-OH进行了脱羟基缩聚, 构架了坚固的Si-O-P网络交联, 最终形成了稳定的磷硅酸盐凝胶网络结构, 提高了成膜质量。当n(H₃PO₄) : n(H₂O₂) : n(EtOH) : n(SiO₂)= 0.49: 0.52: 30: 1时, 制备的SiO₂减反膜在可见光区平均透光率高达98%, 硬度可达6H。     

溅射功率对磁控溅射法制备MgF2薄膜组织和性能的影响

为了减少磁控溅射法沉积MgF₂薄膜的F贫乏缺陷, 在工作气体Ar₂中加入SF₆作为反应气体, 在石英玻璃衬底上用射频磁控溅射法制备了MgF₂薄膜, 研究了溅射功率对MgF₂薄膜化学成分、微观结构和光学性能的影响。结果表明, 随着溅射功率从115 W增加到220 W, F: Mg的原子比不断增加, 185 W时达到2.02, 最接近理想化学计量比2 : 1;薄膜的结晶度先提高后降低, 最后转变为非晶态; MgF₂薄膜的颗粒尺寸先是有所增加, 轮廓也变得更加清晰, 最后又变得模糊。MgF₂薄膜的折射率先减小后增大, 在185 W时获得最低值, 550 nm波长的折射率1.384非常接近MgF₂块体晶体;镀膜玻璃在300~1100 nm范围内的透光率(以下简称薄膜透光率)先增大后减小, 185 W时达到94.99%, 比玻璃基底的透光率高出1.79%。     

锐钛矿型TiO2纳米棒薄膜的溶胶-凝胶法制备研究

以钛酸丁酯Ti（OC₄H₉）₄、冰醋酸、去离子水和聚乙二醇（PEG）1000为原料,采用溶胶-凝胶法和旋转涂膜工艺,在玻璃衬底上制备出锐钛矿型TiO₂纳米棒。利用X射线衍射仪（XRD）、SEM和紫外可见光谱（UV/Vis）对TiO₂纳米棒薄膜进行了表征。结果表明,实验制备的TiO₂纳米棒为锐钛矿晶型,在TiO₂反应体系中,胶体粒子在加热过程中偶联在一起,1h后形成了TiO₂纳米棒,其直径为30～50nm,长度为100～200nm。同时,在42mL钛的胶体溶液中添加0.30g PEG（1000）后,纳米TiO₂薄膜的可见光透射峰值降低,TiO₂薄膜表面孔径为20～50nm。     

Layer-by-layer assembly of polyelectrolyte/TiO2 thin films with reflection-enhancing function

Colloidal TiO₂ was prepared by hydrolyzing tetra-n-butyl titanate. Composite multilayer films of poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) and colloidal TiO₂ particles were layer-by-layer assembled onto optic fibers and microscope glass slides. As the PSS/TiO₂ film was deposited onto the end face of a glass fiber, the reflected optic intensity periodically oscillated as the bilayer number of the film increased. After a 24-bilayer film was coated onto the both sides of a glass slide, the transmittance at 850 nm decreased more than 20%, which means that the film could serve the function as a reflection-enhancing coating. X-ray diffraction analysis and data of TEM electron diffraction analysis show that the colloidal TiO₂ particles are mainly brookite nanocrystals and that the PSS/TiO₂ films are polycrystalline films. Scratching experiments indicate that the composite films are of relatively high hardness.     

pH对水热合成法制备铬渣源复合薄膜性能的影响

以铬渣为基本原料, 采用水热合成法制备了复合薄膜, 对样品进行了SEM、ICP、XRD、FT-IR及薄膜厚度表征分析, 以薄膜的折射率和反射率为对比参数, 研究了水热反应初始pH对薄膜的影响。研究结果表明, 当水热反应初始pH达11以上时, 薄膜表面呈现完美的空间三维立体网状结构; 当水热反应的pH为9、10时, 样品中形成了Al₂O₃、Fe₂O₃、Fe(OH)₃、Cr₂O₃、AlO(OH)和MgO晶体, 且其衍射峰较强; 样品内部纳米颗粒间存在毛细孔水和表面吸附水, 水热体系内的碱性基团促进膜物质与基底间形成化学键力的结合。薄膜越厚, 其折射率越小, 水热反应pH为11时, 薄膜最薄, 折射率最大; 水热反应的初始pH为12时制备的薄膜对紫外光反射率低于玻璃基底, 水热反应的初始pH为11时制备的薄膜对可见光的反射率小于玻璃基底。