一种具有疏水性能的透明隔热薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于隔热节能薄膜技术领域，更具体的，涉及一种具有疏水性能的透明隔热薄膜及其制备方法，可用于车载透明窗户及建筑透明窗户等领域。本发明专利技术提供的薄膜制备于衬底上，由下至上依次为氧化锌薄膜、镓掺杂氧化锌薄膜；采用氧化锌作为缓冲层材料，减小镓掺杂氧化锌薄膜与衬底之间因晶格失配引起的应力，改善镓掺杂氧化锌薄膜的电学性能得到更好的近、中红外性能。利用氧化锌与镓掺杂氧化锌薄膜之间的晶格失配，致使镓掺杂氧化锌膜的生长过程中存在张应力，形成了覆盖整个镓掺杂氧化锌薄膜表面的具有纳米孔的柱状结构，为疏水的表面性能提供了适当的粗糙度，使薄膜具有良好的疏水性，提高薄膜的环境耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有疏水性能的透明隔热薄膜及其制备方法
本专利技术属于隔热节能薄膜
，更具体的，涉及一种具有疏水性能的透明隔热薄膜及其制备方法，可用于车载透明窗户及建筑透明窗户等领域。技术背景太阳是地球的主要热源，太阳能的波长范围分布在0.25μm到2.5μm。物质吸收太阳能会以热红外辐射的形式放出热量，这是主要的室外热源，这种辐射的波长从2.5μm到20μm。现代建筑设计趋势倾向于扩大窗口面积，窗户成为连通内部和外部环境的一个主要的热传导路径；由于未经处理的玻璃，其自身绝热性能较差，造成了内部环境不必要的热输入或热散失。若玻璃对道路和周围建筑物的热辐射起到阻隔的作用，在夏天，建筑物或车辆冷却系统的成本可以大大降低，在冬季，由于玻璃对室内加热设备和人体产生的长波辐射的反射作用，室内温度即可有效的保持。因此，在普通玻璃上制备在红外波段具有反射功能，同时能够透过可见光的薄膜可以使玻璃具有良好隔热性，有效的达到节能效果。表面性能是一项重要的性能指标，因为它是用于确定户外设备应用可行性的一个关键特性。具有低表面自由能的表面可以减少空气中污染物的粘附性，并且由于疏水的性能，滚动的液滴可以有效地除去表面的物质，从而提高了膜的环境耐久性。因此提供一种具有可见光波段透过功能、红外波段反射功能、疏水性能良好的薄膜对隔热节能薄膜
的研究是非常有帮助的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种具有可见光波段透过功能、红外波段反射功能、疏水性能良好的薄膜及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种具有疏水性能的透明隔热薄膜，该薄膜制备于衬底上，由下至上依次为氧化锌薄膜、镓掺杂氧化锌薄膜；所述氧化锌薄膜的厚度为20～120nm；所述镓掺杂氧化锌薄膜厚度为1～2μm。上述具有疏水性能的透明隔热薄膜的制备方法，包括如下步骤：1)利用射频磁控溅射法在衬底上溅射一层厚度为20～120nm的氧化锌薄膜，溅射时通入氩气和氧气，通入氩气流量与氧气流量比为2～5:1～3，溅射时衬底温度为300～450℃；2)利用射频磁控溅射法在氧化锌薄膜上制备一层厚度为1～2μm的镓掺杂氧化锌薄膜，溅射时衬底温度为25～300℃。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用氧化锌作为缓冲层材料，减小镓掺杂氧化锌薄膜与衬底之间因晶格失配引起的应力，从而改善镓掺杂氧化锌薄膜的电学性能进而得到更好的近、中红外性能。利用氧化锌与镓掺杂氧化锌薄膜之间的晶格失配，致使镓掺杂氧化锌膜的生长过程中存在张应力，形成了覆盖整个镓掺杂氧化锌薄膜表面的具有纳米孔的柱状结构，为疏水的表面性能提供了适当的粗糙度，使薄膜具有良好的疏水性，提高薄膜的环境耐久性。附图说明图1为本专利技术在波长300～2500nm的透光性能曲线；图2为本专利技术在波长2.5～20μm红外区域反射性能曲线；图3为实施例1制备薄膜的表面浸润性测试图。具体实施方式实施例1：1.清洗基片：将切割好的载玻片放入去离子水中超声清洗5分钟，然后放入丙酮中超声清洗5分钟，再放入无水乙醇中超声清洗5分钟，用去离子水冲洗载玻片，最后用氮气吹干载玻片备用。2.制备氧化锌薄膜：利用射频磁控溅射法在载玻片上溅射氧化锌薄膜，将载玻片固定于沉积载台上，溅射靶材为氧化锌靶材，背底真空度为3.0×10-3Pa，设置基片加热温度为450℃，待基片升至450℃后通入氩气和氧气，氩气流量为45sccm，氧气流量为40sccm，溅射气压为0.36Pa，溅射功率为100W，溅射时间为6分钟，在载玻片上制得厚度为20nm的氧化锌薄膜。3.制备镓掺杂氧化锌薄膜利用射频磁控溅射法在氧化锌薄膜上再溅射一层镓掺杂氧化锌薄膜，将溅射好氧化锌薄膜的载玻片固定于沉积载台上，选择镓掺杂氧化锌靶材，靶材原子百分比ZnO：Ga2O3＝97：3；背底真空度为3.0×10-3Pa，设置基片加热温度为300℃，待基片升至300℃后通入氩气，溅射气压为0.36Pa，溅射功率110W，溅射时间90分钟，在氧化锌薄膜上制得厚度为1.85μm的镓掺杂氧化锌薄膜。实施例2：实施例2与实施例1的区别仅在于制备氧化锌薄膜时，溅射时间为15分钟，在载玻片上制得厚度为55nm的氧化锌薄膜。基于以上所述实施例，下面结合附图对具有疏水性能的透明隔热薄膜的特性作进一步的详细描述：图1为本专利技术在波长范围为300～2500nm的透光性能曲线。从图中可以看出，所有样品均呈现出低的紫外光透过率，高的可见光透过率以及较好的近红外性能，实施例1的薄膜有更低的近红外光透过率(近红外区域波长1194nm处透过率小于20％)。图2为本专利技术在波长范围为2.5～20μm红外区域反射性能曲线，所有样品均呈现出高的红外反射性能。可以看出，实施例1的薄膜有更好的性能，其平均红外反射率达84.13％。图3为实施例1薄膜的表面浸润性测试图。测试使用3μL的微管通过悬滴法来获取水在表面的接触角。从图中可以发现，薄膜表面的液滴呈现出疏水的性能，测试表明其接触角为105°，根据接触角计算得到薄膜表面自由能为27.22mN/m，有利于减少空气中污染物的粘附性，提高薄膜的环境耐久性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有疏水性能的透明隔热薄膜，该薄膜制备于衬底上，其特征在于，由下至上依次为氧化锌薄膜、镓掺杂氧化锌薄膜；所述氧化锌薄膜的厚度为20～120nm；所述镓掺杂氧化锌薄膜厚度为1～2μm。

【技术特征摘要】
1.一种具有疏水性能的透明隔热薄膜，该薄膜制备于衬底上，其特征在于，由下至上依次为氧化锌薄膜、镓掺杂氧化锌薄膜；所述氧化锌薄膜的厚度为20～120nm；所述镓掺杂氧化锌薄膜厚度为1～2μm。2.如权利要求1所述具有疏水性能的透明隔热薄膜，其特征在于，所述氧化锌薄膜的厚度为20nm。3.如权利要求1所述具有疏水性能的透...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宏，程慧，王艳，汪逸俊，韦敏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51