一种低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系及其制备方法。该膜系自透明基底向上依次包括镀制在透明基底上的下层氮化硅薄膜、可见光吸收薄膜、金属薄膜以及上层氮化硅保护膜。本发明专利技术的膜系在可见光范围对太阳光的平均反射率在5%～30%，而辐射率小于10%。同时本发明专利技术的膜系在保持对可见光低反射、红外低辐射率前提下，还具有外观颜色可按需求进行调节的特点，丰富多彩的外观颜色可更好地实现了窗槛墙对建筑的美化效果。由于采用了上、下层氮化硅保护膜夹心结构，本发明专利技术的膜系还具备可钢化特性。本发明专利技术的颜色可调的低辐射窗槛墙膜系可直接通过工业化磁控溅射制备方法在大面积透明基底上连续镀制，易于实现低成本、大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑节能领域，具体是指。
技术介绍
随着节能减排与低碳生活的倡导，世界各国都越来越注重建筑的节能环保。据统计，中国建筑能耗占社会总能耗的30%以上，并且随着城市化规模的扩大，这一比例还在逐年增加。研究表明，窗户是建筑物与外界能量交换的主要通道，玻璃窗的能耗占到全部建筑能耗的40% 50%。因此，降低窗户及位于窗户上下的窗槛墙的能量交换是降低整个建筑能耗的关键。在建筑学上，建筑外立面上下窗之间的实体墙面称为窗槛墙。作为墙体，窗框和窗扇的重量可以忽略，所以窗槛墙可视为不承重，其面积占到墙面的15% 30%。不同于窗户玻璃，窗槛墙并不需要具备透光性能。随着建筑幕墙的普及和各种新材料的出现，窗槛墙的美学表现性越来越丰富灵活，可以为建筑外观美化创造出更大的想象空间。而目前的窗槛墙大都不具备低辐射功能，无法起到隔绝室内外热量交换的作用，起不到节能环保效果。而这种面积占到墙面15% 30%的窗槛墙对建筑与室外的能量交换也起到了重要的作用，因此，研发具有低辐射功能的新型窗槛墙镀膜产品迫在眉睫。本专利技术的目的就是公开，与玻璃幕墙形成有效地互补。在保持优异的低辐射效果、有效地减小光污染、节能环保的同时，还能简单方便地按需求进行外观颜色的调节，丰富多彩的外观颜色可更好地实现窗槛墙对建筑的美化效果。
技术实现思路
本专利技术公开了。旨在提供一种制备方法适合工业化生产的低成本、低辐射，同时外观颜色丰富、可调节的可钢化膜系。既可起到节能环保的效果，又可起到装饰作用，特别适合于建筑的美化，满足了客户对产品的美观、多样和个性化需求。本专利技术的低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系结构如附附图说明图1所示，在透明基底上，该膜系自下而上依次包括:镀制在透明基底上的下层氮化硅薄膜、可见光吸收薄膜、金属薄膜以及上层氮化硅保护膜。即:透明基底/下层氮化硅薄膜/可见光吸收薄膜/金属薄膜/上层氮化硅保护膜。其中:`所述的透明基底I是透明玻璃或塑料，是窗槛墙的主体。可以选用玻璃，如钢化玻璃、浮法玻璃、中空玻璃、防弹玻璃、有机玻璃；也可以选用高强度工程塑料，如聚碳酸酯(PC)树脂，PBT加玻纤，尼龙加玻纤，PPS加玻纤，PPO加玻纤、玻璃增强塑料、聚碳酸酯、PMMA ；所述的下层氮化硅薄膜2是辅助颜色调节膜，同时也是保护膜和减反膜，其厚度为 Onm 200nm ；所述的可见光吸收薄膜3是对可见光有吸收的氧化物、氮化物或氮氧化物，用以降低膜系的可见光反射率，从而减小建筑光污染。同时可见光吸收薄膜3也是膜系的主颜色调节层。其厚度为20nm 200nm。优选的,选用低成本且制备方法简单的NiCrO薄膜；所述的金属薄膜4是各种具有红外高反射的金属薄膜，是窗槛墙膜系的低辐射功能膜，起到隔绝室内外热量交换的作用，其厚度为50nm 200nm ；所述的上层氮化硅保护膜5是金属膜的保护层，其厚度为Onm 200nm。如附图1所示，本专利技术公开的低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系在使用时，基底镀膜的一侧朝向室内，没镀膜的一侧朝向室外。由于窗滥墙膜系本身不透光，窗滥墙室内一侧可以按实际需求进行装饰，而不会影响窗槛墙朝向室外的外观颜色。本专利技术的膜系利用对可见光具有一定吸收的可见光吸收薄膜3及氮化硅减反膜2来减小膜系对可见光的反射率，使朝向室外没镀膜的一侧的可见光平均反射率在5% 30%之间，有效地减小了光污染，节能环保。不同于太阳能吸热膜对光吸收率的高要求，本专利技术所用的可见光吸收薄膜3对吸收率不高，只需70% 80%即可，从而减少了对薄膜材料种类和制备工艺的苛刻需求，大大降低了产品的成本。利用金属薄膜的低辐射隔热特性，隔绝室内外热交换，使朝向室内镀膜一侧的辐射率小于10%。因此，本专利技术的膜系还具有优异的低辐射效果。同时，本专利技术的膜系在保持对可见光低反射和低辐射率的前提下，还可通过调节可见光吸收薄膜3及下层氮化硅薄膜2的厚度，按需求调节膜系的外观颜色。其中，可见光吸收薄膜3是主颜色调节 层，下层氮化硅薄膜2是辅助颜色调节层，利用下层氮化硅薄膜2的辅助调节可扩大膜系的颜色调节范围。通过在镀膜时控制调节可见光吸收薄膜(3)和下层氮化硅薄膜(2)的厚度，可以简单方便地调节窗槛墙朝向室外一侧的外观颜色。利用多层薄膜的干涉效应可以实现对膜系可见光反射率及颜色的调节，具体物理原理如下:对于光学薄膜系统，研究光在其中的传输就是研究电磁波在多层介质中的传播，其设计计算的物理基础是麦克斯韦方程组。而在实际计算中通常是将麦克斯韦方程转化为传输矩阵法及光学导纳来计算光学薄膜的光谱特性。利用麦克斯韦方程组求解两个紧邻层面上的电场和磁场，从而可以得到传输矩阵，然后将单层结论推广到整个介质空间，由此即可计算出整个多层介质的透射系数和反射系数。对单层薄膜，利用电场及磁场的边界条件可得: EΛ cos 4 — sin S1「0 =η'2 L 」 Iq1Sind1 cos O1 L w」 2π其中，δ I为相位厚度， Λ = —— cos θ} f θ χ是入射角； Λ对ρ 分量，H1 = n/cos θ 丨，对 s 分量，Il1 = Ii1CosQ10令权利要求1.一种低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系，它包括:透明基底(I)、下层氮化硅薄膜(2)、可见光吸收薄膜(3)、金属薄膜(4)和上层氮化硅保护膜(5)，其特征在于:所述的膜系结构为:在透明基底(I)上自下而上依次为下层氮化硅薄膜(2)、可见光吸收薄膜(3)、金属薄膜(4)以及上层氮化硅保护膜(5)，即: 透明基底/下层氮化硅薄膜/可见光吸收薄膜/金属薄膜/上层氮化硅保护膜其中: 作为窗槛墙的主体的所述的透明基底(I)是透明玻璃或塑料； 作为辅助颜色调节层及钢化时膜系的保护膜的所述的下层氮化硅薄膜(2)的厚度范围为 Onm 200nm ； 作为主颜色调节层的所述的可见光吸收薄膜(3)是对可见光有吸收的氧化物、氮化物或氮氧化物，其厚度范围为20nm 200nm ； 作为膜系低辐射功能层的所述的金属薄膜(4)是各种具有红外高反射的金属膜，其厚度范围为50nm 200nm ； 作为金属薄膜保护层的所述的上层氮化硅保护膜(5)的厚度范围为Onm 200nm。2.根据权利要求1所述的一种低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系，其特征在于:当透明基底(I)采用透明塑料或钢化玻璃不需要钢化的材料时，所述的下层氮化硅薄膜(2)可以省去。3.根据权利要求1所述的一种低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系，其特征在于:所述的可见光吸收薄膜(3)的优选膜为低成本易制备的NiCrO薄膜。4.根据权利要求1所述的一种低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系，其特征在于:当金属薄膜(4))为铝这类可表面可自行生成致密钝化膜的金属时，所述的上层氮化硅保护膜(5)可以省去。5.根据权利要求1所述的一种低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系，其特征在于:窗槛墙朝向室外一侧所需的外观颜色通过改变所述的可见光吸收薄膜(3)和所述的下层氮化硅薄膜(2)的厚度来获得。6.一种如权利要求1所述低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系的制备方法，其特征在于: 首先，在透明基底(I)上用磁控溅射法镀制所述的下层氮化硅薄膜(2)，采用硅靶材，以氮气作为反应气体进行反应 溅射镀制；或采用氮化硅陶瓷靶材，直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本颜色可调的低辐射窗槛墙膜系，它包括：透明基底（1）、下层氮化硅薄膜（2）、可见光吸收薄膜（3）、金属薄膜（4）和上层氮化硅保护膜（5），其特征在于：所述的膜系结构为：在透明基底（1）上自下而上依次为下层氮化硅薄膜（2）、可见光吸收薄膜（3）、金属薄膜（4）以及上层氮化硅保护膜（5），即：透明基底/下层氮化硅薄膜/可见光吸收薄膜/金属薄膜/上层氮化硅保护膜其中：作为窗槛墙的主体的所述的透明基底（1）是透明玻璃或塑料；作为辅助颜色调节层及钢化时膜系的保护膜的所述的下层氮化硅薄膜（2）的厚度范围为0nm～200nm；作为主颜色调节层的所述的可见光吸收薄膜（3）是对可见光有吸收的氧化物、氮化物或氮氧化物，其厚度范围为20nm～200nm；作为膜系低辐射功能层的所述的金属薄膜（4）是各种具有红外高反射的金属膜，其厚度范围为50nm～200nm；作为金属薄膜保护层的所述的上层氮化硅保护膜（5）的厚度范围为0nm～200nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆卫，陈飞良，俞立明，王少伟，刘星星，王晓芳，简明，陈效双，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：