一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃

1.本实用新型属于建筑材料技术领域，特别涉及一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃。

背景技术：

2.对于建筑物的制冷系统，太阳辐射是影响其消耗能量的最重要因素，约占建筑物总能量负荷的40-70％，因此在优化能耗条件时，需要格外重视隔热和遮阳两个部分。在各类建筑能耗中，通过玻璃门窗损失的能耗能够占整个建筑能耗的50％，由此可见减少玻璃门窗的热损失是降低建筑物能耗的有效途径。对太阳辐射的能量分布进行分析，太阳红外光波段(0.76-2.5μm)的能量占太阳辐射总能量的约43％，红外光进入建筑物内会使得建筑物内空间温度升高，但它不能够起到照明作用。因此在炎热的夏天，我们要尽可能地将红外光阻隔在建筑物外，同时让可见光能够穿透玻璃进入建筑物内，这样就能够有效地减少建筑物制冷系统的负荷，从而达到节能的目的。而在寒冷的冬天，玻璃散热会成为建筑物散失热量的一个重要途径，建筑物内的物体向外界辐射能量的波长为8-13μm，如果能够对这部分的能量加以利用，将物体向外辐射的红外光反射回建筑物，就能够有效地减少建筑物供暖系统的负荷，即减少供暖系统产生碳排放量。
3.当今人们在选择建筑物的玻璃门窗时，开始将美学和外观特征之外更多的因素譬如热量控制、制冷成本和内部阳光投射舒适平衡等问题划入考虑范围之内。镀膜玻璃家族中的low-e玻璃(又称低辐射玻璃)是在玻璃基面上镀多层金属或其他化合物薄膜而生产出来的，因其特殊的性能成为人们关注的焦点。其镀膜层具有对可见光的高透过性及对中远红外线的高反射性，与普通玻璃相比具有优异的隔热效果和良好的透光性。现加入功能层银层的low-e玻璃一般分成单银low-e玻璃(5层)、双银low-e玻璃(9层以上)和三银low-e玻璃(13层以上)，三银low-e玻璃的可见光透过率为40％-70％，辐射率为0.02-0.12。尽管low-e玻璃的技术已经相对成熟，但在节能效率上仍有提升的空间。研究表明，随着镀膜层数的增加，low-e玻璃的可见光透射率增加，辐射率降低，但与此同时制作成本也随之增加。因此，研发出一种节能效果更加优越且耗费成本更低(即膜层数更少)的玻璃具有重大的意义。

技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，以较少的膜层数实现较高的节能效率，节约了生产成本，具有较高的可见光透过率(60％-75％)和较低的辐射率(低于0.04)。
5.本实用新型提供一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，玻璃基片、镀膜层和仿果蝇眼结构的纳米涂层，所述镀膜层设于所述玻璃基片上，所述镀膜层依次包括第一氮化硅层、氧化锌层、银层、镍铬层、第二氮化硅层和石墨层，所述仿果蝇眼结构的纳米涂层设置在所述第二氮化硅层和所述石墨层之间。
6.本实用新型设计的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，设置一个功能层银层，因为银具有高红外波段反射率，但它也降低了可见光透射率。因此根据干涉原理，设置多个膜层，通过多层介质的折射率差能够对可见光透射率进行调节，从而一定程度上解决可见光透射率低的不利影响，由于氧化锌的消光系数低，将种子层氧化锌层设置在功能层银层下面，有利于提高膜层的透射率，同时配合仿果蝇眼结构的纳米涂层，能够有效的降低折射率大幅变化引起的光波反射率，提高可见光的透射。在功能层银层和仿果蝇眼结构的纳米涂层之间设置保护层镍铬层和第二介质层氮化硅层，形成的膜层牢固且具有强吸附力，对于外部空气接触部分的耐腐蚀、抗氧化能力优秀，即使在钢化处理中也能够确保膜层的整体稳定性，使节能玻璃可钢化，在切割、磨边等加工过程中，不容易翘曲、剥落。可以理解的是，玻璃基片可以选用各种常见的浮法玻璃来充当。
7.作为上述技术方案的进一步改进，所述仿果蝇眼结构的纳米涂层的微观结构为亚波长的纳米球阵列结构。该层是由球状突起的微小结构组成，这种微纳结构是典型的亚波长结构，能够有效的降低折射率大幅变化引起的光波反射率，提高可见光的透射。此外该结构还能实现抗粘作用，防止细小灰尘附着。
8.作为上述技术方案的进一步改进，所述仿果蝇眼结构的纳米涂层的厚度为5nm-10nm。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述第一氮化硅层的厚度为20nm-40nm。为了防止玻璃基片中钠离子向膜层中渗透，设置第一介质层氮化硅层，它作为保护膜起到打底保护的作用，同时还能够使膜层与玻璃基片之间的吸附力得到增强。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述氧化锌层的厚度为5nm-15nm。氧化锌的可见光透射率高达90％，同时它针对紫外光、红外光具有低透射率，针对红外光具有高反射率，能够反射大部分的热辐射能量，这些特性将大大有利于达到所需的效果。正因氧化锌的消光系数低，将种子层氧化锌层设置在功能层银层下面，有利于提高膜层的透射率。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述银层的厚度为4nm-14nm。银在红外波段的反射率可以超过90％，将大部分的太阳热辐射能量进行反射，但它也会降低可见光的透过率，即直接影响整个膜层的透射率和反射率。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述镍铬层的厚度为4nm-8nm。将镍铬层设置在功能层银层上面能够起到耐腐蚀，抗氧化的作用，提高膜层的使用寿命。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述第二氮化硅层的厚度为30nm-50nm。设置第二介质层氮化硅层紧贴仿果蝇眼结构的纳米涂层，由于sinx具备d高硬度的特性，使得镀膜层具有良好的抗划伤、抗磨损性能，该设置还能够将氧气和其他物质与下面的膜层隔绝开来。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述石墨层的厚度为5nm-10nm。采用石墨作临时保护层可以保护节能玻璃在运输过程中膜层结构的完整性，达到防止磨损的目的。运输结束后，在节能玻璃进行钢化处理的过程中，高温环境下最外层的石墨保护层与空气中的氧气反应形成二氧化碳，在节能玻璃表面形成一层气体保护层，防止钢化过程中膜层被氧化破坏。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述镀膜层为采用离线磁控溅射技术或原子沉积技术镀膜制成的膜层。条件允许的情况下，优先选择具有设备投资少、生产难度低等特点
的离线磁控溅射技术进行镀膜。
16.相对于现有技术，本实用新型的有益效果如下：
17.本实用新型仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，以较少的膜层数实现较高的节能效率，节约了生产成本，具有较高的可见光透过率(60％-75％)和较低的辐射率(低于0.04)，与传统高透性单银可钢化玻璃相比，通过设置仿果蝇眼结构的纳米涂层使得可见光透射率大大提高，具有更加显著的节能优势。
18.本实用新型仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃具有高稳定性，能够经受高温钢化处理，且最外层的石墨保护层能够在钢化过程中形成气体保护层，达到钢化过程抗氧化的目的；各膜层之间具有较强的结合力，有利于防止机械切割、磨边加工处理时出现翘边、膜层脱落的现象。
19.本实用新型仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃具有一定的防窥作用，根据双面镜原理，当白天建筑物内外光强相差较大时候，建筑物内部能够看到建筑物外的景象，而建筑物外部只能看到镜像，因此在一定程度上可满足到人们注重隐私的心理需求。
20.本实用新型仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃外观呈现出浅蓝绿，属于浅系单银节能玻璃，钢化前后产品颜差异小，钢化性能稳定，具有钢化玻璃的强度高、安全性高的特点，可以实现多种形状(平直或弯曲)的产品生产，满足建筑物的不同外观要求，使建筑物的呈现效果更佳。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
22.图1为本实用新型仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃的结构示意图；
23.图2为仿果蝇眼结构的纳米涂层的结构示意图。
24.图中，1-玻璃基片，2-第一氮化硅层，3-氧化锌层，4-银层，5-镍铬层，6-第二氮化硅层，7-仿果蝇眼结构的纳米涂层，8-石墨层。
具体实施方式
25.以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，大于、小于、低于等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
29.实施例1
30.如图1所示，一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，包括玻璃基片1、镀膜层和仿果蝇眼结构的纳米涂层7，镀膜层设于玻璃基片1上，镀膜层依次包括第一氮化硅层2、氧化锌层3、银层4、镍铬层5、第二氮化硅层6和石墨层8，仿果蝇眼结构的纳米涂层7设置在第二氮化硅层6和石墨层8之间。
31.制备方法包括：在玻璃基片1上，采用真空离线磁控溅射镀膜技术，由下至上依次镀制20nm的第一氮化硅层2、10nm的氧化锌层3、12nm的银层4、8nm的镍铬层5、30nm的第二氮化硅层6；然后在第二氮化硅层6上涂覆商用角膜蜡和视黄素，视黄素(激活剂)和商用角膜蜡(抑制剂)接触后相互作用，形成球状结构和纳米级的排布，从而形成10nm的仿果蝇眼结构的纳米涂层7(如图2所示，为亚波长的纳米球阵列结构)；最后再采用真空离线磁控溅射镀膜技术，在仿果蝇眼结构的纳米涂层7上覆盖10nm的石墨层8，得到仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃。
32.实施例2
33.如图1所示，一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，包括玻璃基片1、镀膜层和仿果蝇眼结构的纳米涂层7，镀膜层设于玻璃基片1上，镀膜层依次包括第一氮化硅层2、氧化锌层3、银层4、镍铬层5、第二氮化硅层6和石墨层8，仿果蝇眼结构的纳米涂层7设置在第二氮化硅层6和石墨层8之间。
34.制备方法包括：在玻璃基片1上，采用真空离线磁控溅射镀膜技术，由下至上依次镀制40nm的第一氮化硅层2、15nm的氧化锌层3、14nm的银层4、8nm的镍铬层5、50nm的第二氮化硅层6；然后在第二氮化硅层6上涂覆商用角膜蜡和视黄素，视黄素(激活剂)和商用角膜蜡(抑制剂)接触后相互作用，形成球状结构和纳米级的排布，从而形成5nm的仿果蝇眼结构的纳米涂层7(如图2所示，为亚波长的纳米球阵列结构)；最后再采用真空离线磁控溅射镀膜技术，在仿果蝇眼结构的纳米涂层7上覆盖5nm的石墨层8，得到仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃。
35.实施例3
36.如图1所示，一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，包括玻璃基片1、镀膜层和仿果蝇眼结构的纳米涂层7，镀膜层设于玻璃基片1上，镀膜层依次包括第一氮化硅层2、氧化锌层3、银层4、镍铬层5、第二氮化硅层6和石墨层8，仿果蝇眼结构的纳米涂层7设置在第二氮化硅层6和石墨层8之间。
37.制备方法包括：在玻璃基片1上，采用真空离线磁控溅射镀膜技术，由下至上依次镀制20nm的第一氮化硅层2、10nm的氧化锌层3、12nm的银层4、8nm的镍铬层5、30nm的第二氮
化硅层6；然后在第二氮化硅层6上涂覆紫外光化聚合物材料，通过模具(模具上设有阵列式凹陷的圆形图案)对紫外光化聚合物材料进行压印，脱模后形成10nm的仿果蝇眼结构的纳米涂层7(如图2所示，为亚波长的纳米球阵列结构)；最后再采用真空离线磁控溅射镀膜技术，在仿果蝇眼结构的纳米涂层7上覆盖10nm的石墨层8，得到仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃。
38.对比例1
39.在玻璃基片上，采用真空离线磁控溅射镀膜技术，由下至上依次镀制20nm的第一氮化硅层、10nm的氧化锌层、12nm的银层、8nm的镍铬层、30nm的第二氮化硅层和10nm的石墨层，得到可钢化节能玻璃。
40.性能测试
41.将实施例1-3和对比例1制得的产品进行相关性能测试，结果如表1所示。
42.表1
[0043][0044][0045]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，包括玻璃基片、镀膜层和仿果蝇眼结构的纳米涂层，所述镀膜层设于所述玻璃基片上，所述镀膜层依次包括第一氮化硅层、氧化锌层、银层、镍铬层、第二氮化硅层和石墨层，所述仿果蝇眼结构的纳米涂层设置在所述第二氮化硅层和所述石墨层之间。2.根据权利要求1所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述仿果蝇眼结构的纳米涂层的微观结构为亚波长的纳米球阵列结构。3.根据权利要求2所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述仿果蝇眼结构的纳米涂层的厚度为5nm-10nm。4.根据权利要求1所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述第一氮化硅层的厚度为20nm-40nm。5.根据权利要求1所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述氧化锌层的厚度为5nm-15nm。6.根据权利要求1所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述银层的厚度为4nm-14nm。7.根据权利要求1所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述镍铬层的厚度为4nm-8nm。8.根据权利要求1所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述第二氮化硅层的厚度为30nm-50nm。9.根据权利要求1所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述石墨层的厚度为5nm-10nm。10.根据权利要求1所述的仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，其特征在于，所述镀膜层为采用离线磁控溅射技术或原子沉积技术镀膜制成的膜层。

技术总结

本实用新型属于建筑材料技术领域，公开了一种仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，包括玻璃基片、镀膜层和仿果蝇眼结构的纳米涂层，镀膜层设于玻璃基片上，镀膜层依次包括第一氮化硅层、氧化锌层、银层、镍铬层、第二氮化硅层和石墨层，仿果蝇眼结构的纳米涂层设置在第二氮化硅层和石墨层之间。本实用新型仿果蝇眼结构的可钢化节能玻璃，以较少的膜层数实现较高的节能效率，节约了生产成本，具有较高的可见光透过率(60％-75％)和较低的辐射率(低于0.04)，与传统高透性单银可钢化玻璃相比，通过设置仿果蝇眼结构的纳米涂层使得可见光透射率大大提高，具有更加显著的节能优势。具有更加显著的节能优势。具有更加显著的节能优势。