一种高透漫射低辐射玻璃及其制备方法

本发明涉及新型玻璃材料，具体是一种高透漫射低辐射玻璃及其制备方法。

背景技术：

1、low-e玻璃又称低辐射玻璃，通常通过在玻璃表面设置包含金属功能层和介质层的复合膜系，提高玻璃对中远红外辐射的反射能力，从而降低玻璃表面辐射率并改善建筑围护结构的节能性能。以ag为红外反射功能层、以透明导电氧化物或介质材料为上下匹配层的氧化物/ag/氧化物复合膜系，能够兼顾一定的可见光透过率和低辐射性能。但是，传统low-e玻璃表面通常较为平整，主要表现为镜面透射和镜面反射，其雾度较低，难以满足漫射采光、隐私保护、眩光抑制以及柔和照明等应用需求。

2、现有提高玻璃雾度的方法主要包括表面蚀刻、喷砂、压花、颗粒涂覆和聚合物相分离等。上述方法虽然能够增强光散射，但通常会产生明显的后向散射和界面反射，使可见光透过率下降。此外，将low-e膜系直接沉积在粗糙或颗粒化表面上时，容易出现以下问题：第一，微米级起伏结构会产生明显的几何阴影效应，使沉积膜层在颗粒顶部、侧部和谷底区域的厚度不均匀；第二，超薄ag层在粗糙表面上容易发生岛状生长和局部断裂，使膜层方块电阻和辐射率升高；第三，常规减反射膜层厚度通常针对平整界面设计，未考虑微球散射界面对膜系等效折射率、光程和光学导纳的影响，因此难以同时获得高透过率、高雾度和低辐射率。因此，需要提供一种能够在微球散射界面上形成连续low-e膜层，并实现光散射、可见光增透和红外反射协同调控的玻璃结构及其制备方法。

技术实现思路

1、为解决现有高雾度low-e玻璃中可见光透过率下降、透明导电膜电阻升高、表面反射增强以及膜层可靠性不足的问题，本发明的目的在于提供一种高透漫射低辐射玻璃及其制备方法，所述玻璃为基于半嵌入式微球散射界面的高透漫射低辐射玻璃。

2、本发明所提供的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，具体包括以下步骤：

3、（1）利用静电喷涂技术在玻璃基片表面喷涂一层聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）微球；

4、（2）喷涂结束后，将上述玻璃基片置于110℃-130℃条件下加热5-10分钟，使pmma微球底部发生软化并形成扁平固着区；

5、（3）将步骤（2）得到的样品装入射频磁控溅射设备，采用磁控溅射技术在pmma微球表面制备第一sio2薄膜；

6、（4）采用磁控溅射技术在第一sio2薄膜表面制备第一ito薄膜；

7、（5）采用磁控溅射技术在第一ito薄膜表面制备ag层；

8、（6）采用磁控溅射技术在ag层表面制备第二ito薄膜；

9、（7）采用磁控溅射技术在第二ito薄膜表面制备第二sio2薄膜，溅射沉积完成后，最终获得高透漫射低辐射玻璃。

10、进一步的，步骤（1）中pmma微球直径为500nm-5μm，喷涂电压为60-90kv。

11、进一步的，步骤（1）中通过控制喷涂时间控制pmma微球在玻璃基片表面的覆盖率，喷涂时间为5-10s，覆盖率为30%-50%。

12、进一步的，步骤（2）加热结束后pmma微球的平均突出高度约为原始平均粒径（或直径）的60%。

13、进一步的，步骤（3）磁控溅射采用的是sio2靶材，且sio2靶材为高纯靶材，纯度为99.99%。

14、进一步的，步骤（3）中磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar与o2的混合气，且二者的流量比为ar:o2=10:3，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为20-30nm。

15、进一步的，步骤（4）中磁控溅射采用的是ito靶材，且ito靶材中in:sn为9:1。

16、进一步的，步骤（4）中磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar与o2的混合气，且二者的流量比为ar:o2=15:1，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为80-100nm。

17、进一步的，步骤（5）中磁控溅射采用的是ag靶材，且ag靶材为99.99%的高纯靶材。

18、进一步的，步骤（5）中磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar气，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为7nm。

19、进一步的，步骤（6）中磁控溅射采用的是ito靶材，且ito靶材中in:sn为9:1。

20、进一步的，步骤（6）中磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar与o2的混合气，且二者的流量比为ar:o2=15:1，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为60-80nm。

21、进一步的，步骤（7）中磁控溅射采用的是sio2靶材，且sio2靶材为高纯靶材，纯度为99.99%。

22、进一步的，步骤（7）中磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar:o2=10:3，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为90-100nm。

23、上述制备所得到的高透漫射低辐射玻璃的可见光透光率为88%-92%，雾度为10-21%，辐射率为0.15-0.17。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、（1）、本发明通过在玻璃基板表面构建由pmma微球形成的非连续散射结构，利用微球与周围介质之间的折射率差及表面微结构产生光散射，在不显著降低可见光透过率的条件下提高玻璃雾度，实现透光性能与散射性能的协同调控。

26、（2）、本发明采用ito/ag/ito复合膜结构（即第一ito薄膜/ag层/第二ito薄膜），ag层能够有效反射中远红外辐射，降低玻璃表面辐射率；位于ag层两侧的ito层不仅能够改善ag层的成核与连续生长，而且可通过光学干涉作用降低金属层对可见光透过率的不利影响，从而兼顾较高的可见光透过率和low-e性能。

27、（3）、本发明在最外层设置sio2减反射保护层（即第二sio2薄膜），利用sio2较低的折射率调节膜系的光学导纳和相位条件，降低膜层与空气界面的反射损耗，进一步提高可见光透过率；第一sio2薄膜主要是为了防止玻璃中钠离子扩散。

28、（4）、采用本发明制备的高透漫射低辐射玻璃，可见光透过率达到88%-92%，雾度达到10%-21%，表面辐射率为0.15-0.17，实现了高透光率、高雾度和低辐射率的协同统一，可应用于建筑节能玻璃、隐私玻璃、柔和采光玻璃、展示玻璃及具有漫射采光需求的透明围护结构。

1.一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（1）中pmma微球直径为500nm-5μm，喷涂电压为60-90kv；喷涂时间为5-10s，pmma微球在玻璃基片表面的覆盖率为30%-50%。

3.如权利要求1所述的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）加热结束后pmma微球的平均突出高度约为原始平均粒径的60%。

4.如权利要求1所述的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（3）磁控溅射采用的是sio2靶材，且sio2靶材为高纯靶材，纯度为99.99%。

5.如权利要求1所述的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（3）中磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar与o2的混合气，且二者的流量比为ar:o2=10:3，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为20-30nm。

6.如权利要求1所述的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（4）中磁控溅射采用的是ito靶材，且ito靶材中in:sn为9:1；磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar与o2的混合气，且二者的流量比为ar:o2=15:1，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为80-100nm。

7.如权利要求1所述的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（5）中磁控溅射采用的是ag靶材，且ag靶材为99.99%的高纯靶材；磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar气，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为7nm。

8.如权利要求1所述的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（6）中磁控溅射采用的是ito靶材，且ito靶材中in:sn为9:1；磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar与o2的混合气，且二者的流量比为ar:o2=15:1，衬底温度为50-100℃，溅射厚度为60-80nm。

9.如权利要求1所述的一种高透漫射低辐射玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（7）中磁控溅射采用的是sio2靶材，且sio2靶材为高纯靶材，纯度为99.99%；磁控溅射真空度≤5×10-4pa，溅射功率为60-120w，溅射气压为0.6-1.2pa，溅射气体为ar:o2=10:3，衬底温度为50-100℃；溅射厚度为90-100nm。

10.如权利要求1-9任一所述制备方法制备得到的高透漫射低辐射玻璃，其特征在于，可见光透光率为88%-92%，雾度为10-21%，辐射率为0.15-0.17。