一种具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法与流程

1.本发明涉及智能玻璃制作领域，尤其涉及一种具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法。


背景技术：

2.普通的工业玻璃的模糊度或透光率，一经生产后便不能更改，但在日常生活中，由于生活场景的不同，人们对玻璃的模糊度和透光性要求会相应的改变。例如，白天人们由于工作等需要，要求玻璃模糊度低、透光率高，而在夜晚，又由于隐私的需要，会要求玻璃的模糊度高、透光率低，因此能够调控模糊度的智能玻璃在生活与工作场景中具有巨大的应用潜力。


技术实现要素：

3.本发明提供一种具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法，其主要目的在于通过温度的改变调控智能玻璃的模糊度。
4.为实现上述目的，本发明提供一种具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法，所述智能玻璃制备方法包括：
5.步骤s1、利用紫外掩膜光刻法，在玻璃的基底上进行光刻，制作光刻胶覆盖的周期平面网格；
6.步骤s2、将带有光刻胶的玻璃表面进行氟化，得到具有亲水网格和疏水网格相间的智能玻璃；
7.步骤s3、对所述智能玻璃表面进行测试，所述智能玻璃表面通过冷凝形成液滴，所述亲水网格表面引导液滴生长，通过亲水网格的光线被散射；
8.其中，步骤s1具体操作如下：
9.步骤s11、将玻璃的表面，依次使用丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗5～10min，然后用高纯氮气吹干备用；
10.步骤s12、设计包括遮光部和透光部的掩模板，所述遮光部呈有序的二维点阵排列；
11.步骤s13、在玻璃的表面涂刷一层光刻胶，在光刻胶上放置步骤s12制备的掩模板，后经过紫外光照射使玻璃的表面并将所述玻璃表面放入显影液显影，形成光刻胶覆盖的周期平面网格；
12.步骤s2其具体操作如下：
13.步骤s21、将步骤s13中光刻好的玻璃放入到执行plasma的仪器中进行等离子体轰击，轰击功率为200w，时长为1min，使其表面带有羟基基团，得到疏水氟化表面；
14.步骤s22、将步骤s21中得到的带有羟基基团玻璃表面与1h,1h,2h,2h
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷密封放入真空干燥箱内，加热10小时后，取出备用；
15.步骤s23、依次使用丙酮和乙醇对在步骤s22中得到玻璃表面进行超声清洗，清洗
时间各为10min，然后用去离子水冲洗、氮气吹干，得到亲水疏水网格相间的智能玻璃表面。
16.进一步的，所述遮光部为半径30μm的圆形，所述掩模板上遮光部排列方式为矩形或六边形周期格点的一种，所述矩形周期格点间距为10μm或30μm，所述六边形周期格点间距为10μm。
17.进一步的，步骤s1利用紫外掩膜光刻法对玻璃的单侧表面进行光刻，制作单面玻璃的周期平面网格，获得单面智能玻璃。
18.进一步的，步骤s1利用紫外掩膜光刻法对玻璃的双侧表面进行光刻，制作双面玻璃的周期平面网格，其中，玻璃双侧表面上的两块掩模板相对移动一个遮光部半径的距离错位放置，制得亲水网格和疏水网格错位排列的双面智能玻璃。
19.进一步的，步骤s1利用紫外掩膜光刻法分别对两块玻璃的单侧表面进行光刻，获得的两块单面智能玻璃，两块所述单面智能玻璃表面上的掩模板相对移动一个遮光部半径的距离错位放置，两块单面智能玻璃的修饰面朝外贴合在一起，制成亲水网格和疏水网格错位排列的双面智能玻璃。
20.进一步的，所述步骤s3在测试时利用冷凝片接触将智能玻璃表面冷凝，冷凝片与智能玻璃的接触面积为4～6cm2。
21.进一步的，步骤s22的所述真空干燥箱内的温度在80～100℃之间，所述1h,1h,2h,2h
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷的单表面处理用量为20ul。
22.有益效果：
23.1、利用修饰过的亲水疏水相见的网格，引导液滴周期均匀生长，可以达到控制液滴生长半径以及面积覆盖率的效果；
24.2、通过控制玻璃表面的温度，使液滴冷凝或(蒸发)来对玻璃的模糊度进行智能调控；
25.3、通过具有双面模糊功能的、网格错位的玻璃，可以将液滴的覆盖率提高到95.6％。
附图说明
26.图1是掩模板的结构图；
27.图2是紫外光刻法制备单面智能玻璃的流程图；
28.图3是液滴冷凝的效果图；
29.图4是双面智能玻璃的示意图；
30.图5是智能玻璃的光线散射示意图；
31.图6是智能玻璃表面模糊示意图；
32.图7是液滴平均半径和覆盖率随时间变化的示意图。
33.附图标记如下：
34.1、玻璃；2、光刻胶；3、掩模板；4、疏水氟化表面；5、透光部；6、遮光部；7、亲水网格；8、疏水网格；9、液滴。
具体实施方式
35.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.实施例1
37.如图1
‑
2所示的一种具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法，具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法包括：
38.步骤s1、利用紫外掩膜光刻法，在玻璃1的基底上进行光刻，制作光刻胶覆盖的周期平面网格，具体包括：
39.步骤s11、将玻璃1的单侧表面依次使用丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗10min，然后用高纯氮气吹干备用；
40.步骤s12、设计包括遮光部6和透光部5的掩模板3，所述遮光部6呈有序的二维点阵排列，所述遮光部6为半径30μm的圆形，所述掩模板3上遮光部6排列方式为矩形或六边形周期格点的一种，所述矩形周期格点间距为10μm或30μm，所述六边形周期格点间距为10μm，具体可参考图1，图1(a)和图1(b)分别为矩形周期格点10μm和30μm的排列方式，图1(c)为六边形周期格点排列方式；
41.步骤s13、在玻璃1的表面涂刷一层光刻胶2，在光刻胶2上放置步骤s12制备的掩模板3，后经过紫外光照射使玻璃1的表面并将所述玻璃表面放入显影液显影，形成光刻胶覆盖的周期平面网格；
42.步骤s2、将带有光刻胶的玻璃1表面进行氟化，得到具有亲水网格7和疏水网格8相间的智能玻璃，具体包括：
43.步骤s21、将步骤s13中光刻好的玻璃1放入到执行plasma的仪器中进行等离子体轰击，轰击功率为200w，时长为1min，使其表面带有羟基基团；
44.步骤s22、将步骤s21中得到的带有羟基基团玻璃表面与20ul的1h,1h,2h,2h
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷密封放入90℃的真空干燥箱内，加热10小时后，得到疏水氟化表面4，取出备用；
45.步骤s23、依次使用丙酮和乙醇对在步骤s22中得到玻璃表面进行超声清洗，清洗时间各为10min，然后用去离子水冲洗、氮气吹干，得到亲水疏水网格相间的单面智能玻璃；
46.步骤s3、对所述单面智能玻璃表面通过冷凝片接触冷凝形成液滴，所述亲水网格表面引导液滴生长，通过亲水网格的光线被散射，其冷凝时间为5min，利用放大镜观察玻璃表面的液滴排布情况，冷凝片与智能玻璃的接触面积为6cm2，功率为8w，并用相机记录玻璃的模糊效果。
47.实施例2
48.如图1
‑
2所示的一种具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法，具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法包括：
49.步骤s1、利用紫外掩膜光刻法，在玻璃1的基底上进行光刻，制作光刻胶覆盖的周期平面网格，具体包括：
50.步骤s11、将玻璃1的双侧表面依次使用丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗10min，然后用高纯氮气吹干备用；
51.步骤s12、设计包括遮光部6和透光部5的掩模板3，所述遮光部6呈有序的二维点阵排列，所述遮光部6为半径30μm的圆形，所述掩模板3上遮光部6排列方式为矩形或六边形周期格点的一种，所述矩形周期格点间距为10μm或30μm，所述六边形周期格点间距为10μm，具体可参考图1，图1(a)和图1(b)分别为矩形周期格点10μm和30μm的排列方式，图1(c)为六边
形周期格点排列方式；
52.步骤s13、在玻璃1的双侧表面涂刷一层光刻胶2，在双侧表面的光刻胶2上放置两块步骤s12制备的掩模板3，玻璃1双侧表面上的两块掩模板3相对移动一个遮光部6半径的距离错位放置，后经过紫外光照射使玻璃1的表面并将所述玻璃表面放入显影液显影，形成光刻胶覆盖的周期平面网格；
53.步骤s2、将带有光刻胶的玻璃1双侧表面进行氟化，得到具有亲水网格7和疏水网格8相间的智能玻璃，具体包括：
54.步骤s21、将步骤s13中光刻好的玻璃1放入到执行plasma的仪器中进行等离子体轰击，轰击功率为200w，时长为1min，使其表面带有羟基基团；
55.步骤s22、将步骤s21中得到的带有羟基基团玻璃表面与40ul的1h,1h,2h,2h
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷密封放入80
‑
100℃的真空干燥箱内，加热10小时后，得到疏水氟化表面4，取出备用；
56.步骤s23、依次使用丙酮和乙醇对在步骤s22中得到玻璃表面进行超声清洗，清洗时间各为10min，然后用去离子水冲洗、氮气吹干，得到两侧亲水网格和疏水网格错位排列的双面智能玻璃；
57.步骤s3、对所述双面智能玻璃表面通过冷凝片接触冷凝形成液滴，所述亲水网格表面引导液滴生长，通过亲水网格的光线被散射，其冷凝时间为5min，利用放大镜观察玻璃表面的液滴排布情况，冷凝片与智能玻璃的接触面积为6cm2，功率为8w，并用相机记录玻璃的模糊效果。
58.实施例3
59.如图1
‑
2、4
‑
5所示的一种具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法，具有调控玻璃模糊度的智能玻璃制备方法包括：
60.步骤s1、利用紫外掩膜光刻法，在两块玻璃1的基底上进行光刻，制作光刻胶覆盖的周期平面网格，具体包括：
61.步骤s11、分别将两块玻璃1的单侧表面依次使用丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗10min，然后用高纯氮气吹干备用；
62.步骤s12、设计包括遮光部6和透光部5的掩模板3，所述遮光部6呈有序的二维点阵排列，所述遮光部6为半径30μm的圆形，所述掩模板3上遮光部6排列方式为矩形或六边形周期格点的一种，所述矩形周期格点间距为10μm或30μm，所述六边形周期格点间距为10μm，具体可参考图1，图1(a)和图1(b)分别为矩形周期格点10μm和30μm的排列方式，图1(c)为六边形周期格点排列方式；
63.步骤s13、在两块玻璃1的单侧表面涂刷一层光刻胶2，分别在两块玻璃1上涂有光刻胶2的表面上放置两块步骤s12制备的掩模板3，两块掩模板3相对移动一个遮光部6半径的距离错位放置，后经过紫外光照射使两块玻璃1的表面并将所述玻璃表面放入显影液显影，使其均形成光刻胶覆盖的周期平面网格；
64.步骤s2、将带有光刻胶的两块玻璃1表面进行氟化，得到具有亲水网格7和疏水网格8相间的智能玻璃，具体包括：
65.步骤s21、将步骤s13中光刻好的两块玻璃1分别放入到执行plasma的仪器中进行等离子体轰击，轰击功率为200w，时长为1min，使其表面带有羟基基团；
66.步骤s22、将步骤s21中得到的带有羟基基团玻璃表面与20ul的1h,1h,2h,2h
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷密封放入90℃的真空干燥箱内，加热10小时后，得到疏水氟化表面4，取出备用；
67.步骤s23、依次使用丙酮和乙醇对在步骤s22中得到玻璃表面进行超声清洗，清洗时间各为10min，然后用去离子水冲洗、氮气吹干，制得两块单面智能玻璃，将获得的两块单面智能玻璃的修饰面朝外贴合在一起，得到两侧亲水网格和疏水网格错位排列的双面智能玻璃；
68.步骤s3、对所述双面智能玻璃表面通过冷凝片接触冷凝形成液滴，所述亲水网格表面引导液滴生长，通过亲水网格的光线被散射，其冷凝时间为5min，利用放大镜观察玻璃表面的液滴排布情况，冷凝片与智能玻璃的接触面积为6cm2，功率为8w，并用相机记录玻璃的模糊效果。
69.在本实施例中，由于亲水网格和疏水网格区域的错位，使液滴的覆盖率达到95.6％以上，具体可参考图4和5，图4(a)
‑
(c)显示了双面智能玻璃的制备过程，图4(d)为液滴,在双面智能玻璃表面的凝聚示意图，图5(a)
‑
(b)均显示液滴9在双面智能玻璃表面的生长情况，其光线散射率几乎可达到100％。
70.上述三个实施例与普通玻璃的液滴生长排列情况也大不相同，如图3所示，图3(a)
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(c)所示的液滴的生长和排布情况，图3(d)为普通玻璃的液滴生长排列，与图3(d)对照可见亲水疏水网格相间的表面的确引导了液滴的生成，并提高了液滴对表面的覆盖率；
71.不同时间的冷凝对于上述实施例中的液滴覆盖情况也不一样，如图7所示，通过冷凝，利用放大相机拍摄图片，并对图片进行图像处理可以得到，图7(a)液滴的面积覆盖率随时间的变化和图7(b)各个表面液滴的平均半径随时间的变化，从图7(a)可以看出，光刻后的亲水疏水网格相间的智能玻璃表面，其液滴的面积覆盖率都在50％以上，最高的为六角分布，面积覆盖率达到了70％，从图7(b)看，在冷凝5min左右时，智能玻璃表面的液滴的平均半径均在30～50μm，可通过控制遮光部6的半径控制液滴的半径。
72.从上述实施例可知，不同温度环境下及时长下的智能玻璃会产生不同的液滴生长情况，同时导致不同的覆盖率也会致使其遮光程度的改变，通过上述方法制得的玻璃能够有效的根据网格的排列布置控制水滴生长状况，从而调节玻璃的模糊度，能广泛应用于温差较大的北方，同时，目前众多实验中对遮光性也有要求，可以根据其实验要求制作智能玻璃，通过温控来实现遮光性的相关条件，应用广泛。
73.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。