把纳米颗粒粘合到玻璃上的方法技术

本文提供了纳米微粒涂覆的结构，以及制备这种结构的方法。所述结构包括支撑元件、纳米微粒层以及设置在所述支撑元件上的粘合剂，其中所述粘合剂包括碱金属硅酸盐或硼酸盐。此外，本文描述了制备这种结构的方法以及所述结构的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本文提供了纳米微粒涂覆的结构，以及制备这种结构的方法。所述结构包括支撑元件、纳米微粒层以及设置在所述支撑元件上的粘合剂，其中所述粘合剂包括碱金属硅酸盐或硼酸盐。此外，本文描述了制备这种结构的方法以及所述结构的应用。【专利说明】 本申请根据35U.S.C. § 119,要求于2011年11月9日提交的美国临时申请系列第 61/557, 490号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。 领域 本专利技术总体涉及在表面上包括稳定颗粒的结构，以及粘附颗粒的方法。具体来说， 本文所揭示的结构、方法和工艺涉及纳米颗粒，该纳米颗粒被粘附到玻璃或玻璃陶瓷表面 来提供具有独特或改善性质的涂覆表面。改性的玻璃表面可用于各种技术，例如光伏、减反 射、抗微生物和耐指纹。 背景 已通过多种机理实现了把纳米颗粒粘附到表面，例如表面或纳米颗粒的化学改性 (如在通过硫醇粘附金颗粒的情况中）或者表面改性（表面粗糙度增加通常导致程度更大 的接触和粘附）。但是，许多这样的方法始终受到粘附强度问题的困扰，还存在表面不可重 复和表面易于损坏等相关问题，导致缺乏具有市场竞争力的产品。 在玻璃表面的情况下，已经显示可通过热烧结步骤把纳米颗粒粘附到玻璃上。在 烧结过程中，例如在接近软化点的温度热处理玻璃结构，使得纳米颗粒粘附到表面。通常， 选择的纳米颗粒具有比结构玻璃更高的^或者允许良好地控制烧结到结构上的 纳米颗粒的量，以及允许纳米颗粒嵌入该玻璃结构至大于或等于一半粒径。但是，在一些 实施方式中，烧结温度随着粒径而显著变化，直径更大的颗粒需要更高的温度。例如，在康 宁（Corning)玻璃产品号2318上的单层100-120纳米氧化硅纳米颗粒需要725-750°C的 温度，来把一半的直径烧结到玻璃表面中，而单层250纳米的纳米颗粒需要750-770°C的温 度。此外，因为粘附是在高于玻璃退火温度的温度下发生的，这导致玻璃软化，可能使玻璃 变形和翘曲。因此，本领域一直需要寻找把颗粒粘附到表面的新方法，提供高强度表面，同 时保留纳米颗粒改性表面所需的化学和物理特征。 概述 本专利技术的一方面是提供一种结构，所述结构包括支撑元件、粘合剂和纳米微粒层， 以提供具有高耐久性和可离子交换的纳米纹理化的玻璃表面，从而赋予机械强度。一种实 施方式包括一种结构，所述结构包括支撑元件、纳米微粒层和粘合剂，其中所述粘合剂包括 碱金属硅酸盐、硼酸盐或磷酸盐。在一些实施方式中，所述碱金属硅酸盐包括Si0 2和Alk20， 其中Aik包括Li，Na或K，Si02:Alk 20比例是约0. 05:1到约20. 0:1。在一些实施方式中， 碱金属硼酸盐包括R(HnAlk20) · B203, η = 0至〈2,其中R是约0. 05到约20. 0,且Aik包括 Li，Na或K，Si02:R(HnAlk20) ·Β203比例是约0. 05:1到约20. 0:1。在一些实施方式中，所述 粘合剂包括 Si02 和 HnAlk3_nP04，其中 η = 0 至〈3 且 Aik 包括 Li，Na 或 K，Si02:HnAlk3_nP04 比 例是约0.05:1到约20. 0:1。在一些实施方式中，所述粘合剂包括约0. 1重量％ -约40. 0 重量％的Si02。在一些实施方式中，所述粘合剂的厚度约小于所述颗粒平均直径的1/4,或 者所述颗粒平均直径的1/2,或者所述颗粒的平均直径。 在一些实施方式中，所述纳米微粒层包括纳米颗粒，该纳米颗粒包括玻璃、陶瓷、 玻璃陶瓷、聚合物、金属、金属氧化物、金属硫化物、金属硒化物、金属締化物、金属磷酸盐、 固体纳米颗粒、量子点、无机复合材料、有机复合材料、无机/有机复合材料、富勒烯、纳米 管、纳米纤维、纳米线、纳米棒、纳米壳或其组合。在一些实施方式中，所述纳米微粒层包括 纳米颗粒，该纳米颗粒包括氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛或其组合。在一些实施方式中， 所述纳米微粒层包括纳米颗粒，该纳米颗粒的平均直径是约5纳米-约10, 000纳米。在一 些实施方式中，所述纳米微粒层包括纳米颗粒，该纳米颗粒的平均直径是约5纳米-约500 纳米。 在一些实施方式中，所述结构包括已进行离子交换过程的玻璃。在一些实施方式 中，包括纳米微粒层和粘合剂的结构表面的压缩应力，约等于进行离子交换过程的支撑元 件的压缩应力。在一些实施方式中，包括纳米微粒层和粘合剂的结构表面的层深度，约等于 进行离子交换过程的支撑元件的层深度。 在一些实施方式中，所述结构还包括封盖层。在一些实施方式中，所述封盖层包括 具有疏水和疏油性质的化学制剂。在一些实施方式中，所述封盖层包括娃酸盐、娃氧烧、倍 半硅氧烷或硅烷。 另一方面是提供形成一种结构的方法，所述结构包括支撑元件、粘合剂和纳米微 粒层，以提供具有高耐久性和可离子交换的纳米纹理化的玻璃表面，从而赋予机械强度。在 一种实施方式中，所述方法包括提供支撑元件，在所述支撑元件上形成纳米微粒层，在所述 支撑元件上形成粘合剂，该粘合剂包括碱金属硅酸盐、硼酸盐或磷酸盐，以及把同时包括所 述纳米微粒层和所述粘合剂的所述支撑元件，加热到允许所述粘合剂形成玻璃的温度，其 中所述粘合剂包括碱金属硅酸盐、硼酸盐或磷酸盐。在一些实施方式中，所述碱金属硅酸盐 包括 Si02 和 Alk20，其中 Aik 包括 Li，Na 或 K，Si02:Alk20 比例是约 0· 05:1 到约 20. 0:1。 在一些实施方式中，碱金属硼酸盐包括R(HnAlk20) ·Β203，η = 0至〈2,其中R是 约 0· 05 到约 20. 0,且 Aik 包括 Li，Na 或 K，Si02:R(HnAlk20) · Β203(η = 0 至〈2)比例是约 0· 05:1 到约 20. 0:1。 在一些实施方式中，所述粘合剂包括Si02和Alk3P0 4，其中Aik包括Li，Na或Κ， Si02:HnAlk3_nP04(n = 0至〈3且）比例是约0. 05:1到约20. 0:1。在一些实施方式中，所述 粘合剂包括约〇. 1重量％ -约40. 0重量％的Si02或氏03。在一些实施方式中，所述粘合剂 的厚度约小于所述颗粒平均直径的1/4,或者所述颗粒平均直径的1/2,或者所述颗粒的平 均直径。在一些实施方式中，所述方法还包括把结构暴露于离子交换过程。 在一些实施方式中，形成所述粘合剂包括：浸涂、旋涂、朗格缪尔-布洛杰特 (Langmuir-Blodgett)沉积、狭缝涂布、电喷雾电离、纳米粒子直接沉积、气相沉积、化学沉 积、真空过滤、火焰喷涂、电喷雾、喷雾沉积、电沉积、丝网印刷、近空间升华、纳米压印光刻 技术、原位生长、微波辅助化学气相沉积法、激光烧蚀、电弧放电或化学蚀刻。 在一些实施方式中，形成所述纳米微粒层包括：浸涂、旋涂、狭缝涂布、朗格缪 尔-布洛杰特（Langmuir-Blodgett)沉积、电喷雾电离、纳米粒子直接沉积、气相沉积、化学 沉积、真空过滤、火焰喷涂、电喷雾、喷雾沉积、电沉积、丝网印刷、近空间升华、纳米压印光 刻技术、原位生长、微波辅助化学气相沉积法、激光烧蚀、电弧放电或化学蚀刻。在一些实 施方式中，所述纳米微粒层包括纳米颗粒，该纳米颗粒包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，其包含：a.支撑元件；b.纳米微粒层；c.粘合剂；以及d.封盖层；其中所述粘合剂包括二氧化硅和碱金属硅酸盐、碱金属硼酸盐、碱金属磷酸盐或其组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·布克宾德，A·J·艾利森，U·杰纳基拉曼，W·塞钠拉特纳，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US