一种增透复合薄膜制造技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域。利用高低反射率层的增透原理，通过匹配ZrO2和TiO2的表面复合膜层，赋予复合薄膜增透、防污、耐磨等功能。本发明专利技术涉及的增透复合膜，为高低折射率材料膜层交替排列的复合膜，其特征在于：膜层结构通式为：基底|(HL)mM|Air，其中：m＝3～5，H表示高射折率材料膜层，L表示低射折率材料膜层；空气侧膜层M为ZrO2(折射率n＝2.05)和TiO2(折射率n＝2.35)的混合膜层。该增透复合膜，透过率高，反射率小，具有良好的机械性能和自清洁作用，适用光谱带400nm‑700nm，同时具有耐磨、防污的特点，增透效果持久，适用于具有防污、耐磨、增透要求的透明装甲玻璃等光学薄膜材料技术领域。

An antireflective composite film

The invention belongs to the technical field of functional materials. Based on the antireflective principle of high and low reflectivity layer, the antireflective, antifouling and wear-resisting functions of the composite film are given by matching the surface composite film of ZrO2 and TiO2. The present invention relates to an antireflective composite film, which is a composite film with alternately arranged layers of high and low refractive index materials, and is characterized in that the general formula of the film structure is: substrate | (HL) mM | Air, in which M = 3-5, H represents a high refractive index material film, L represents a low refractive index material film, and the air side film M is ZrO2 (refractive index n = 2.05) and titanium dioxide (refractive index n = 2.05) respectively. A mixed film with a firing rate of n = 2.35). The antireflective composite film has the advantages of high transmittance, low reflectivity, good mechanical properties and self-cleaning effect. It is suitable for optical thin film materials, such as transparent armor glass with antifouling, wear resistance and antifouling properties.

【技术实现步骤摘要】
一种增透复合薄膜
本专利技术属于功能材料
，涉及光学薄膜设计技术，特别涉及增透、耐磨、防污膜的设计技术。
技术介绍
由于生产工艺和材料的影响，未经处理的玻璃产品，其透过率并不能达到使用要求。这一点在光通讯、液晶显示、光学玻璃等领域尤其明显，因此关于增透膜的研究越来越受到重视。有文献在玻璃表面浸涂玻璃增透镀膜液以实现增透效果(ZL201210387442.7)，也有文献通过真空镀膜工艺方法，在玻璃表面镀制氧化铝或氧化锆等材料实现增透效果(ZL201210416697.1)，但是对于不同膜层间的厚度匹配问题少有研究。同时考虑膜层的使用环境，考虑防污和耐磨性能复合膜未见文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有低反射率(小于10％)和宽光谱带宽(400nm-700nm)的增透膜，同时具有良好的耐磨、防污性能。本专利技术的目的是这样实现的，利用高低反射率层的增透原理，通过膜层间的厚度匹配，实现膜层增透，匹配ZrO2和TiO2的表面复合膜层，赋予复合薄膜增透、防污、耐磨等功能。采用离子辅助沉积，电子束真空镀膜工艺制备膜层。本专利技术涉及的增透复合膜，为高低折射率材料膜层交替排列的复合膜，其特征在于：膜层结构通式为：基底|(HL)mM|Air，其中：m＝3～5，H表示高射折率材料膜层，L表示低射折率材料膜层；空气侧膜层M为ZrO2(折射率n＝2.05)和TiO2(折射率n＝2.35)的混合膜层；其中：低折射率材料的折射率介于1.3-1.7之间的化合物；高折射率材料为ZrO2和TiO2。本专利技术涉及的增透复合膜，为高低折射率材料膜层交替排列的复合膜，其特征在于：低折射率材料为CaF2(折射率n＝1.43)、SiO2(折射率n＝1.45)、MgF2(折射率n＝1.38)、BaF2(折射率n＝1.48)、MgO或Al2O3。本专利技术涉及的增透复合膜，为高低折射率材料膜层交替排列的复合膜，其特征在于：空气侧膜层M中ZrO2的质量份数介于40-60％之间。本专利技术涉及的增透复合膜，为高低折射率材料膜层交替排列的复合膜，其特征在于：空气侧膜层M的厚度介于87-96nm之间。本专利技术涉及的增透复合膜，为高低折射率材料膜层交替排列的复合膜，其特征在于：当m＝4时，膜层厚度匹配关系为：第一层：高折射率材料膜层，30-42nm；第二层：低折射率材料膜层，48-62nm；第三层：高折射率材料膜层，26-38nm；第四层：低折射率材料膜层，42-49nm；第五层：高折射率材料膜层，51-59nm；第六层：低折射率材料膜层，29-43nm；第七层：高折射率材料膜层，53-60nm；第八层：低折射率材料膜层，46-57nm；第九层：空气侧膜层M，87-96nm。本专利技术涉及的增透复合膜，透过率高，反射率小(小于10％)，具有良好的机械性能和自清洁作用，适用光谱带宽(400nm-700nm)，同时具有耐磨、防污的特点，增透效果持久，适用于具有防污、耐磨、增透要求的透明装甲玻璃等光学薄膜材料
附图说明图1本专利技术涉及的增透复合薄膜的结构示意图图2本专利技术涉及的增透复合薄膜的蒸镀工艺流程图图3实施例一MgF2-ZrO2、TiO2增透膜透过率曲线图4实施例二CaF2-ZrO2、TiO2增透膜透过率曲线图5实施例三SiO2-ZrO2、TiO2增透膜透过率曲线图6实施例四BaF2-ZrO2、TiO2增透膜透过率曲线图7实施例五MgF2-ZrO2、TiO2增透膜透过率曲线图8实施例六MgF2-ZrO2、TiO2增透膜透过率曲线图9实施例七MgF2-ZrO2、TiO2增透膜透过率曲线其中：1-基底，2-高折射率材料膜层H，3-低射折率材料膜层L，4-空气侧膜层M具体实施方式下面结合实施例对本专利技术涉及的技术方案作进一步说明，但不作为对
技术实现思路
的限制。实施例一以MgF2为低折射率材料、ZrO2和TiO2为高折射率材料，浮法玻璃作为基底材料。采用离子辅助沉积，电子束真空镀膜工艺，按照超声清洗、清洁镀件、制备蒸发器、清洁真空室的顺序做镀膜前准备。镀膜条件为真空度0.001Pa-0.003Pa，工作电流50mA，200℃-250℃烘烤50min。MgF的镀膜速率采用ZrO2、TiO2和ZrO2与TiO2混合物的镀膜速率均采用按表1设定各层厚度。在基底上依次以ZrO2和MgF2作为靶材，交替镀制1～4层；再依次以TiO2和MgF2作为靶材，交替镀制5～8层；最后以1:1的ZrO2和TiO2混合物作为靶材，镀制空气侧膜层M，镀膜完成后随炉降至室温，开仓得到增透复合膜，膜层结构如表1所示。表1MgF2-ZrO2、TiO2增透、耐磨、防污膜层和厚度该增透膜透过率曲线如附图3，与原始基材相比，在400nm-700nm范围内透过率提高约5％；耐摩擦试验机上经2000次强机械摩擦，膜层未破坏，增透膜的平均反射率仅增加0.5％，具有优异的耐磨性能。该镀膜表面对水的接触角从玻璃的33.8°减小为4.5°，具有超亲水性，水滴在镀膜表面自然铺展，具有良好的自清洁功能。实施例二以CaF2为低折射率材料、ZrO2和TiO2为高折射率材料。镀膜工艺同实施例一。CaF2的速率设定为ZrO2、TiO2和ZrO2与TiO2混合物速率均设定为按表2设定各层厚度。在基底上依次以ZrO2和MgF2作为靶材，交替镀制1～4层；再依次以TiO2和MgF2作为靶材，交替镀制5～8层；最后以1:1的ZrO2和TiO2混合物作为靶材，镀制空气侧膜层M，得到具有表2所列膜层结构的增透复合膜，透过率曲线如附图4所示。表2CaF2-ZrO2、TiO2增透、耐磨、防污膜层和厚度该增透膜在400nm-700nm范围内透过率提高5％左右；耐摩擦试验机上经2000次强机械摩擦，膜层未被破坏，增透膜的平均反射率仅增加0.8％，具有优异的耐磨性能。镀膜表面对水的接触角从玻璃的33.8°减小为4.8°，达到超亲水性，水滴在镀膜表面自然铺展，具有良好的自清洁能力。实施例三以SiO2为低折射率材料、ZrO2和TiO2为高折射率材料。镀膜工艺同实施例一。SiO2的速率设定为ZrO2、TiO2和ZrO2与TiO2混合物速率均设定为按表3设定各层厚度。在基底上依次以ZrO2和SiO2作为靶材，交替镀制1～4层；再依次以TiO2和SiO2作为靶材，交替镀制5～8层；最后以3:2的ZrO2和TiO2混合物作为靶材，镀制空气侧膜层M，得到具有表3所列膜层结构的增透复合膜，透过率曲线如附图5所示。表3SiO2-ZrO2、TiO2增透、耐磨、防污膜层和厚度该增透膜在400nm-700nm范围内透过率提高7％左右；耐摩擦试验机上经2000次强机械摩擦，膜层未被破坏，增透膜的平均反射率仅增加0.5％，具有优异的耐磨性能。镀膜表面对水的接触角从玻璃的33.8°减小为4.2°，达到超亲水性，水滴在镀膜玻璃表面自然铺展，具有良好的自清洁功能。实施例四以BaF2为低折射率材料、ZrO2和TiO2为高折射率材料。镀膜工艺同实施例一。BaF2的速率设定为ZrO2、TiO2和ZrO2与TiO2混合物速率均设定为按表4设定各层厚度。在基底上依次以ZrO2和BaF2作为靶材，交替镀制1～4层；再依次以TiO2和BaF2作为靶材，交替镀制5～8层；最后以2:3的ZrO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增透复合膜，为高低折射率材料膜层交替排列的复合膜，其特征在于：膜层结构通式为：基底|(HL)m M|Air，其中：m＝3～5，H表示高射折率材料膜层，L表示低射折率材料膜层；空气侧膜层M为ZrO2和TiO2的混合膜层；其中：低折射率材料的折射率介于1.3‑1.7之间的化合物；高折射率材料为ZrO2和TiO2。

【技术特征摘要】
2017.12.21 CN 2017113905119;2017.12.21 CN 201711391.一种增透复合膜，为高低折射率材料膜层交替排列的复合膜，其特征在于：膜层结构通式为：基底|(HL)mM|Air，其中：m＝3～5，H表示高射折率材料膜层，L表示低射折率材料膜层；空气侧膜层M为ZrO2和TiO2的混合膜层；其中：低折射率材料的折射率介于1.3-1.7之间的化合物；高折射率材料为ZrO2和TiO2。2.根据权利要求1所述的增透复合膜，其特征在于：低折射率材料为CaF2、SiO2、Mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子明，宫平，张其土，王丽熙，张鹏，李尧尧，管永康，虢忠仁，曲志敏，钟蔚华，朱晓琳，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，南京工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37