嵌入基质的超材料涂层、具有嵌入基质的超材料涂层的涂覆制品和/或其制造方法技术

本发明专利技术的某些示例性实施方案涉及具有超材料包含层的涂覆制品、具有超材料包含层的涂层和/或其制造方法。包含超材料的涂层例如可用于低辐射应用中，从而提供更真实的显色、低角度颜色依赖性和/或高光‑太阳能增益。该超材料可以是贵金属或其他材料，并且可借助于与该贵金属或其他材料以及被选择用作基质的材料相关联的表面张力使该层自组装。在某些示例性实施方案中，基于Ag的超材料层可设置在包含Ag的多个(例如，2个、3个或更多个)连续不间断层下方。在某些示例性实施方案中，包含TiZrOx的阻挡层可设置在包含Ag的相邻层之间，作为低辐射涂层中的最下层和/或作为低辐射涂层中的最上层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】嵌入基质的超材料涂层、具有嵌入基质的超材料涂层的涂覆制品和/或其制造方法
本专利技术的某些示例性实施方案涉及涂覆制品、与涂覆制品结合使用的涂层及其制造方法。更具体地，本专利技术的某些示例性实施方案涉及具有包含超材料(metamaterial)的层的涂覆制品、具有超材料包含层的涂层和/或其制造方法。包含超材料的涂层例如可用于低辐射应用中，从而提供更真实的显色、低角度颜色依赖性和/或高光-太阳能增益。
技术介绍
和
技术实现思路
涂覆制品是本领域已知的。涂覆制品已经用于例如窗户应用，诸如中空玻璃(IG)窗户单元、车窗等。在某些情况下，涂覆制品的设计者通常力求同时实现期望的可见光透射率、期望的颜色值、高光-太阳能增益(LSG，其等于可见光透射率(TViS)除以太阳能增益系数(SHGC))值、低辐射(或低发射量)、低SHGC值和低薄层电阻(Rs)。高可见光透射率例如可使涂覆制品在某些窗户应用中更加理想。低辐射(低-E)、低SHGC、高LSG和低薄层电阻特性例如使此类涂覆制品能够阻挡大量的IR辐射穿过制品。例如，通过反射IR辐射，可以减少车辆或建筑物内部不期望的发热。然而，当光穿过涂覆制品时，例如由于入射的外部光被窗户的膜或基板改变，因此所感知的颜色并不总是“忠实”于原光。颜色变化通常与角度有关。实际上，在包括低辐射涂层的常规涂覆制品中，通常牺牲角度颜色来获得高LSG。应当理解，通常期望帮助确保所透射的显色是真实的，和/或降低角度着色与LSG之间的折衷的严重性或者甚至可能完全消除这种折衷。某些示例性实施方案解决这些和/或其他问题。“超材料”领域是一个新兴的
，被视为能够实现某些新技术的方式。已经作出一些努力以在各种应用中使用此类材料，诸如例如在卫星、汽车、航空航天和医疗应用中。超材料也已经开始在光学控制领域中显示出一些前景。然而，遗憾的是，在光学控制涂层等中使用超材料受到与不期望的表面等离子体共振或极化激元相关的损耗的困扰，并且可能导致热增益。就这一点而言，并且如本领域技术人员所知，共振波长是超材料表现出表面等离子体共振时的波长。这通常伴随着透射率下降和反射率增加。某些示例性实施方案已经能够克服与在光学控制涂层中使用超材料相关联的这些问题。例如，某些示例性实施方案使用高折射率电介质和贵金属的组合，它们一起产生期望的共振。就这一点而言，建模数据已经表明近红外(NIR)光谱(例如，约700nm至1400nm)中的共振足以控制角度着色以及LSG的改善。因此，超材料可用于低辐射涂层中，并且可使用溅射或其他技术来沉积层。应当理解，本文所述的超材料包含层包括不连续特征，所述不连续特征具有比单独分子和原子长但比光波长(通常在10nm至300nm的范围内)短的单独长度尺度，并且具有表现出通常在天然材料中未发现的性质的合成结构。在某些示例性实施方案中，提供了包括子波长尺寸金属岛的不连续沉积物的层，其中子波长尺寸例如小于最短可见波长(例如，小于约380nm)。应当理解，与某些示例性实施方案有关的通常在天然材料中未发现的性质可包括例如本文所讨论的期望的共振和角度着色、产生着色透射以模拟有色基板(例如，在宽范围的视角内一致地进行)、产生颜色或视敏度增强效果诸如可能与其中特定可见范围的波长被选择性地吸收的太阳镜一起使用等等。在某些示例性实施方案中，提供了一种制造包括由玻璃基板支撑的低辐射涂层的涂覆制品的方法。所述方法包括：形成直接或间接位于所述基板上的包含基质材料的第一基质层；形成位于所述第一基质层上方并与其接触的包含Ag的供体层；在形成所述供体层之后，形成位于所述供体层上方并与其接触的包含所述基质材料的第二基质层，其中所述第一基质层和所述第二基质层的厚度彼此相差不超过20％；对具有至少所述第一基质层和所述第二基质层以及其上的所述供体层的所述涂覆制品进行热处理，以使所述供体层中的所述Ag自组装成分布在所述基质材料中的形成物的不连续集合，从而形成至少部分地基于位于其中的所述形成物而发射出所需波长范围内的共振的超材料包含层；以及将所述超材料包含层并入所述低辐射涂层中。在某些示例性实施方案中，提供了一种制造包括由玻璃基板支撑的低辐射涂层的涂覆制品的方法。所述方法包括：形成直接或间接位于所述基板上的包含基质材料的第一基质层；形成位于所述第一基质层上方并与其接触的连续不间断供体层，其中所述供体层包含一种或多种选自由以下项组成的组的源材料：Ag、Al、Au、AZO、Be、C、Cr、Cu、ITO、Ni、Pd、Pt、RuO2、Ti和W；以及在形成所述供体层之后，形成位于所述供体层上方并与其接触的包含所述基质材料的第二基质层，其中所述第一基质层和所述第二基质层的厚度彼此相差不超过20％。具有至少所述第一基质层和所述第二基质层以及其上的所述供体层的所述涂覆制品是能够进行热处理的，以使所述供体层中的所述源材料自组装成合成层，所述合成层包含分布在所述基质材料中的形成物的不连续集合，其中所述形成物的主距离不大于300nm，并且其中所述合成层具有在适于所述低辐射涂层的频率范围内的共振。在某些示例性实施方案中，提供了一种制造包括由玻璃基板支撑的低辐射涂层的涂覆制品的方法。所述方法包括：在所述基板上形成多个层，所述层包括：(a)直接或间接位于所述基板上的包含基质材料的第一基质层，(b)位于所述第一基质层上方并与其接触的包含Ag的供体层，以及(c)位于所述供体层上方并与其接触的包含所述基质材料的第二基质层，其中所述第一基质层和所述第二基质层的厚度彼此相差不超过20％；以及对具有至少所述第一基质层和所述第二基质层以及其上的所述供体层的所述涂覆制品进行热处理，以使所述供体层中的所述Ag自组装成分布在所述基质材料中的形成物的不连续集合，从而形成超材料包含层，其中所述超材料包含层具有在适于所述低辐射涂层的所选频率范围内的共振。在某些示例性实施方案中，提供了一种中间制品，所述中间制品包括玻璃基板。包含基质材料的第一基质层直接或间接位于所述基板上。包含Ag的供体层位于所述第一基质层上方并与其接触。包含所述基质材料的第二基质层位于所述供体层上方并与其接触。所述第一基质层和所述第二基质层的厚度彼此相差不超过20％。具有至少所述第一基质层和所述第二基质层以及其上的所述供体层的所述中间制品是能够进行热处理的，以使所述供体层中的所述Ag自组装成分布在所述基质材料中的形成物的不连续集合，从而形成至少部分地基于位于其中的所述形成物而发射出所需波长范围内的共振的超材料包含层。本文所述的特征、方面、优点和示例性实施方案可组合以实现另一实施方案。附图说明通过参考以下结合附图的示例性说明性实施方案的详细描述，可以更好和更完全地理解这些和其他特征和优点，其中：图1是根据某些示例性实施方案的示例性层叠堆的横剖视图，该示例性层叠堆具有三个包含Ag的层以及一个超材料包含层；图2a是绘制图1示例性涂覆制品的透射率、膜侧反射率和玻璃侧反射率与波长的关系的曲线图；图2b是绘制图1示例性涂覆制品的玻璃侧a*和b*值与视角的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造包括由玻璃基板支撑的低辐射涂层的涂覆制品的方法，所述方法包括：/n形成直接或间接位于所述基板上的包含基质材料的第一基质层；/n形成位于所述第一基质层上方并与其接触的包含Ag的供体层；/n在形成所述供体层之后，形成位于所述供体层上方并与其接触的包含所述基质材料的第二基质层，其中所述第一基质层和所述第二基质层的厚度彼此相差不超过20％；/n对至少具有所述第一基质层和所述第二基质层以及其上的所述供体层的所述涂覆制品进行热处理，以使所述供体层中的所述Ag自组装成分布在所述基质材料中的形成物的不连续集合，从而形成超材料包含层，所述超材料包含层至少部分地基于位于其中的所述形成物而发射出在所需波长范围内的共振。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180612 US 16/006,2921.一种制造包括由玻璃基板支撑的低辐射涂层的涂覆制品的方法，所述方法包括：
形成直接或间接位于所述基板上的包含基质材料的第一基质层；
形成位于所述第一基质层上方并与其接触的包含Ag的供体层；
在形成所述供体层之后，形成位于所述供体层上方并与其接触的包含所述基质材料的第二基质层，其中所述第一基质层和所述第二基质层的厚度彼此相差不超过20％；
对至少具有所述第一基质层和所述第二基质层以及其上的所述供体层的所述涂覆制品进行热处理，以使所述供体层中的所述Ag自组装成分布在所述基质材料中的形成物的不连续集合，从而形成超材料包含层，所述超材料包含层至少部分地基于位于其中的所述形成物而发射出在所需波长范围内的共振。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述热处理进行15分钟至30分钟。


3.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述热处理在600℃至675℃进行。


4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述热处理在600℃至675℃进行。


5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述第一基质层和所述第二基质层各自具有30nm至70nm的沉积时厚度。


6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述基质材料包含Nb和/或Si。


7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述基质材料包含氧化铌。


8.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述供体层具有5nm至10nm的沉积时厚度。


9.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述形成物被形成为具有5nm至75nm的粒子间间距和20nm至140nm的直径或主距离。


10.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述形成物被形成为具有10nm至50nm的厚度。


11.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述形成物是大体椭圆形的。


12.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述供体层通过以10kW至50kW的功率水平和5m/min至15m/min的线速度进行的溅射沉积而形成。


13.根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括形成多个连续不间断的IR反射层，每个IR反射层包含Ag。


14.根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括形成多个阻挡层，所述多个阻挡层包含Ti的氧化物和Zr的氧化物。


15.根据权利要求13所述的方法，其中所述IR反射层在所述超材料包含层的与所述基板相反的一侧上形成于所述超材料包含层上方。


16.根据权利要求13所述的方法，其中在形成所述IR反射层之后进行所述热处理。


17.一种制造包括由玻璃基板支撑的低辐射涂层的涂覆制品的方法，所述方法包括：
形成直接或间接位于所述基板上的包含基质材料的第一基质层；
形成位于所述第一基质层上方并与其接触的连续不间断供体层，所述供体层包含一种或多种选自由以下项组成的组中的源材料：Ag、Al、Au、AZO、Be、C、Cr、Cu、ITO、Ni、Pd、Pt、RuO2、Ti和W；以及
在形成所述供体层之后，形成位于所述供体层上方并与其接触的包含所述基质材料的第二基质层，其中所述第一基质层和所述第二基质层的厚度彼此相差不超过20％；
其中至少具有所述第一基质层和所述第二基质层以及其上的所述供体层的所述涂覆制品是能够进行热处理的以使所述供体层中的所述源材料自组装成合成层，所述合成层包含分布在所述基质材料中的形成物的不连续集合，所述形成物的主距离不大于300nm，所述合成层具有在适于所述低辐射涂层的频率范围内的共振。


18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一基质层和所述第二基质层各自具有30nm至70nm的沉积时厚度。


19.根据权利要求17至18中任一项所述的方法，其中所述基质材料包含Nb和/或Si的氧化物。


20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中所述供体层具有5nm至10nm的沉积时厚度。


21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中所述热处理能够在足以使所述形成物具有5nm至75nm的粒子间间距和20nm至140nm的直径或主距离的时间和温度进行。


22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中所述热处理能够在足以使所述形成物具有10nm至50nm的厚度的时间和温度进行。


23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其中所述供体层通过以10kW至50kW的功率水平和5m/min至15m/min的线速度进行的溅射沉积而形成。


24.根据权利要求17...

【专利技术属性】
技术研发人员：布伦特·博伊斯，帕特里夏·塔克，沙希·沙阿，塞萨尔·克拉韦罗，
申请(专利权)人：佳殿玻璃有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US