一种自适应动态彩色膜，制法及用途制造技术

本发明专利技术涉及一种自适应动态彩色膜，制法及用途，所述自适应动态彩色膜包括基材、反射层、氧化钒相变层。通过在VO2相变层之下设置一个反射层并优化整体结构，最大限度地发挥了VO2材料在可见光领域内的相变光学常数差值，极大地强化了这种动态色彩变化。并且，充分运用理论与实践，创造性地以数值界定色差对人眼视觉的辨识程度，从而为环境提供了鲜明的装饰色彩及其动态可逆变化，为材料在诸多领域的应用奠定了基础。定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应动态彩色膜，制法及用途


[0001]本专利技术涉及C03C17/23领域，具体涉及一种自适应动态彩色膜，制法及用途。

技术介绍

[0002]人眼对周围环境色彩感受非常丰富。人们感受的色彩绝大部分来源于环境物体对光线的选择性反射。随着人民生活品味的不断提高，我们期盼周围环境更加丰富多彩和变化多端。这种需求可以通过对环境物体的表面装饰，例如建筑物与汽车的外壁，窗户，以及室内装潢等，提供给人们更大的选择自由度。不仅仅限于装饰，在日益进步的日常生活与军事用品中，诸如通过颜色变化赋予物体提示，警告，防伪，以及伪装隐身等功能，或类似的新的色彩需求不断涌现。以建筑物为例，色彩调控已被广泛用于其内外装饰。例如玻璃幕墙，可以通过多层镀膜或彩色夹胶等手段，获得满意的彩色装饰效果。遗憾的是，这种彩色装饰通常是固定不变的。也就是说，类似彩色油漆，一旦刷上，便无法改变。同样，固定不变的色彩，无法通过色彩变化赋予提示，警告，防伪，伪装及隐身等，需要动态与可逆的色彩变化的诸多领域。氧化钒(VO2)是一种特殊材料，具有在室温附近发生绝缘体
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金属可逆相变的特性。
[0003]CN105887016B公开了一种柔性二氧化钒薄膜的制备方法、产物及其应用，在云母片衬底上生长一层厚度、柔韧度及透光性可调的二氧化钒薄膜，并通过剥离的方式调节产物的柔韧性，产物具有高透明性、高柔韧度、可转移性及红外调节性能优良的特点，但是其在可见光范围无法应用，色差不能达到肉眼清晰可辨。
[0004]CN107402419A公开了一种彩色二氧化钒薄膜及其制备方法，所述薄膜含有二氧化钒，所述薄膜中具有贯通薄膜的周期排列的空气柱阵列。所述专利技术工艺简单，易于控制，薄膜具有可调的颜色，且可见光透过率高,可以用在窗玻璃，汽车玻璃等领域，但是其相变温度调整范围较窄，应用受限。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种崭新的动态彩色膜，可以根据环境温度显著并可逆地改变自身的反射色彩。将其制备在柔性或刚性，透明或不透明的基材表面，除获得鲜明的动态装饰效果之外，还可广泛用于温度提示，发热警告，防伪标识，隐蔽伪装，以及隐身等多个领域。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开了一种自适应动态彩色膜，所述自适应动态彩色膜包括基材、反射层、氧化钒相变层。
[0007]本专利技术所述动态彩色膜，可以用于满足制备条件的各种基材表面，体现动态色彩变化效应。所述基材包括但不限于柔性(如PI膜或透明PI膜，或聚酯薄膜等通常用于窗膜的高分子膜材料)与刚性(如各种玻璃等)透明材料、柔性(如铝箔等金属膜)或刚性(如各种金属或陶瓷或复合材料表面)非透明材料。只要能在物体表面正确体现出所期动态色彩变化效果，对基材不做特殊限定。
[0008]进一步，所述膜表面的反射色随温度发生可逆的色彩变化，其高低温状态下的反射色总色差≥10.0。
[0009]利用VO2薄膜在室温附近的可逆相变，可使其光学性能如反射率等产生可逆变化，如果这种反射率的变化在可见光波段，就会产生人眼的色彩变化效应。但是，由于VO2薄膜的光学变化主要在红外波段，在可见光波段变化幅度甚小，单独VO2薄膜的温控反射色变化辨识度极小，其效果与应用从未引起重视。本专利技术聚焦人眼对色彩最为敏感的物体表面反射率变化效应，通过一个VO2相变层和位于其下方的反射层，构成了一种温控动态彩色膜的基本单元。以VO2相变层作为温控调节机制，设置反射层提高色彩明度及强化温控变化色差至肉眼清晰可辨规定目标，实现了动态的色彩变化。
[0010]本专利技术参考国家标准对类似镀膜产品的颜色控制规范(GB/T 18915.1
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2013)，运用了其中的CIELAB色差条款(公式1)，将其创造性地将其引入本专利技术中，用以定量规定与评价本专利技术动态色彩变化：
[0011]ΔE*＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
ꢀꢀꢀ
(1)
[0012]其中：
[0013]△
E*为相变前后膜层反射色的总色差；
[0014]△
L*为其明度指数之差；
[0015]△
a*和
△
b*为色品指数之差。
[0016]公式(1)通常被用于评价物体色彩的均匀性，其值越大，则色彩差别越大。例如对镀膜玻璃的色彩均匀性，国家标准规定
△
E*≦2.5，也就是说，当
△
E*＞2.5时，物体将发生可视的色彩差异变化。本专利技术人通过大量试验发现，
△
E*≧2.5的色差十分轻微，不能达到本专利技术所需之目视明显可辨的动态彩色变化的要求。因此，借鉴上述国家标准，并经本专利技术人反复试验验证，规定本专利技术结构高低温色差须≥10，优选≥15，更优选≥20，以保证产生温控动态色彩变化目视显著可见。
[0017]所述反射层可由贵金属、过渡金属、稀土金属以及合金中的一种或多种制备。
[0018]金属具有良好的表面反射特性，所以可以使用贵金属，过渡金属，稀土金属，及各种合金(如Au、Ag、Pt、Pd、Ir、W、Ta、Mo、Nb、Cu、Al、Ti、Zr、Hf、Sc、Y、La、Ni、Cr、Co、Zn、Mg，及其合金如不锈钢、Al合金、Mg合金、Ti合金等)的柔性或刚性形态作为反射层。
[0019]所述氧化钒相变层为二氧化钒
[0020]进一步，所述二氧化钒掺杂元素。
[0021]进一步，所述氧化钒相变层厚度为5
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300nm。
[0022]纯粹的VO2相变温度为68℃，本专利技术人发现，相变温度可以通过元素掺杂方式进行上下调节。掺杂Ti，Al等低价态元素可以提高其相变温度，例如，通过钛掺杂可将相变温度提升至85℃附近，掺杂W，Ta，Mo，Nb等高价态元素则可降低其相变温度，例如，通过钨掺杂可将相变温度降低至冰点附近。通过元素的掺杂，本专利技术所述相变温度范围为0℃～100℃。
[0023]所述氧化钒相变层至少一个表面设有透明保护层。
[0024]进一步，所述透明保护层厚度为5
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200nm。
[0025]由于VO2相变层中的钒元素处于一种中间化合价态，在使用中容易与环境物质接触而发生化学反应，失去相变性能。因而，在VO2至少一侧可以设置保护膜。所述保护膜由化学性能稳定的氧化物、氮化物、氟化物等透明介质膜构成。
[0026]所述反射层由至少一个金属层和一个以上透明介质膜构成的多层膜。
[0027]将VO2与透明介质膜，保护膜等形成多层膜结构，也可以获得更为丰富的动态色彩变化。
[0028]将VO2薄膜，或VO2薄膜与介质膜，保护膜等复合多层膜配置在上述金属反射层表面，VO2薄膜的温控相变所产生的光学变化通过金属基材的优良反射获得增强，于人眼产生清晰可辨的动态色彩变化。当然，在使用金属膜作为反射层的结构中，如果适当控制金属膜的厚度，并结合透明介质膜形成金属/介质膜的多层结构，可获得不同透明度，并对可见光具有波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应动态彩色膜，其特征在于，所述自适应动态彩色膜包括基材、反射层、氧化钒相变层。2.根据权利要求1所述的自适应动态彩色膜，其特征在于，所述膜表面的反射色随温度发生可逆的色彩变化，其高低温状态下的反射色总色差≥10.0。3.根据权利要求1所述的自适应动态彩色膜，其特征在于，所述反射层可由贵金属、过渡金属、稀土金属以及合金中的一种或多种制备。4.根据权利要求1所述的自适应动态彩色膜，其特征在于，所述氧化钒相变层的材料为二氧化钒；所述二氧化钒掺杂元素。5.根据权利要求1所述的自适应动态彩色膜，其特征在于，所述氧化钒表面设有透明保护层。6.根据权利要求5所述的自适应动态彩色膜，其特征在于，所述透明保护层厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：金平实，罗宏杰，孙光耀，
申请(专利权)人：长三角先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：