电控变色玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及一种玻璃技术领域，尤其是一种电控变色玻璃和一种电控变色玻璃制备方法。

背景技术：

由于其低碳、节能、颜色可调等特性，电控变色玻璃已逐渐应用在建筑等诸多行业。电控变色玻璃可在外加电场作用下，材料的光学性能发生连续可逆变化，使得玻璃的颜色和透明度发生可逆变化，达到了可实现多个颜色的调控和变化。但是目前的电控变色玻璃的颜色调控范围较单一，且颜色均匀性不够，难以满足行业发展的需求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明实施例提供了一种电控变色玻璃及其制备方法。

具体地，本发明实施例提供一种电控变色玻璃备份方法，包括：提供基材玻璃层；在所述基材玻璃层上形成第一导电层；在所述第一导电层上形成第一变色层；在所述第一变色层上形成第一离子导体层；在所述第一离子导体层上形成第一辅助变色层；在所述第一辅助变色层上形成第二导电层；在所述第二导电层上形成第二变色层；在所述第二变色层上形成第二离子导体层；在所述第二离子导体层上形成第二辅助变色层；在所述第二辅助变色层上形成第三导电层；在所述第三导电层上形成第三变色层；在所述第三变色层上形成第三离子导体层；在所述第三离子导体层上形成第三辅助变色层；在所述第三辅助变色层上形成第四导电层；以及在所述第四导电层上形成外保护层。

在本发明的一个实施例中，所述第一变色层、所述第二变色层以及所述第三变色层的靶材材料分别选自于w、mo、nb、ti、ta中至少两者组合的氧化物；所述第一辅助变色层、所述第二辅助变色层以及所述第三辅助变色层的靶材材料分别选自于ni、v、co、ir、fe、mn中至少两者元素组合的氧化物。

在本发明的一个实施例中，所述第一变色层、所述第二变色层、所述第三变色层中至少两者的靶材材料相同；所述第一辅助变色层、所述第二辅助变色层、所述第三辅助变色层中至少两者的靶材材料相同。

在本发明的一个实施例中，所述第一变色层、所述第二变色层、所述第三变色层的厚度范围分别为30nm-500nm；所述第一辅助变色层、所述第二辅助变色层、所述第三辅助变色层的厚度范围分别为20nm-500nm。

在本发明的一个实施例中，所述第一变色层、所述第二变色层、所述第三变色层中至少两者的厚度相同；所述第一辅助变色层、所述第二辅助变色层、所述第三辅助变色层中至少两者的厚度相同。

另一方面，本发明实施例提供的一种电控变色玻璃，包括基材玻璃层和依次形成于所述基材玻璃层同一侧的第一导电层、第一变色层、第一离子导体层、第一辅助变色层、第二导电层、第二变色层、第二离子导体层、第二辅助变色层、第三导电层、第三变色层、第三离子导体层、第三辅助变色层、第四导电层以及外保护层。

在本发明的一个实施例中，所述第一变色层、所述第二变色层以及所述第三变色层的材料分别选自于w、mo、nb、ti、ta中至少两种组合的氧化物；所述第一变色层、所述第二变色层以及所述第三变色层的厚度范围分别为30nm-500nm。

在本发明的一个实施例中，所述第一辅助变色层、所述第二辅助变色层以及所述第三辅助变色层的材料分别选自于ni、v、co、ir、fe、mn中至少两种元素组合的氧化物；所述第一辅助变色层、所述第二辅助变色层以及所述第三辅助变色层的厚度范围分别为20nm-500nm。

在本发明的一个实施例中，所述第一导电层、所述第二导电层、所述第三导电层、第四导电层的材料分别选自于fto、ito、igzo、azo、gzo、ag中的一种或至少两种的组合；所述第一导电层、所述第二导电层、所述第三导电层的厚度范围分别为1-1100nm；所述第四导电层的厚度范围为10-1000nm。

在本发明的一个实施例中，所述第一离子导体层、所述第二离子导体层的材料分别选自于h、li、na、k、mg中的一种或至少两种的组合；所述第一离子导体层、所述第二离子导体层的厚度范围分别为10nm-100nm。

上述一个或多个技术方案可以具有如下优点或有益效果：本发明实施例提供的电控变色玻璃采用分别独立调控且相同的三个变色功能膜层(变色层+辅助变色层)相结合的特定膜层结构，增大了电控变色玻璃的颜色调控范围，实现更多颜色的调控，电控变色玻璃的颜色坐标范围更广泛且颜色均匀性更好。另外，本发明实施例提供的电控变色玻璃制备方法简化了生产工艺，降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电控变色玻璃的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种电控变色玻璃制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种电控变色玻璃200。电控变色玻璃200包括基材玻璃层5，以及在基材玻璃层5的同一侧依次形成的第一导电层11、第一变色层12、第一离子导体层13、第一辅助变色层14、第二导电层21、第二变色层22、第二离子导体层23、第二辅助变色层24、第三导电层31、第三变色层32、第三离子导体层33、第三辅助变色层34、第四导电层50以及外保护层60。

本发明实施例提供的电控变色玻璃采用分别独立调控且相同的三个变色功能膜层(变色层+辅助变色层)相结合的特定膜层结构，可增大玻璃的颜色调控范围，实现更多颜色的调控，提升颜色的均匀性。

具体地，基材玻璃层5可例如为浮法玻璃、超白玻璃、高铝玻璃、中铝玻璃材等。基材玻璃层5的厚度范围可例如为0.05-25mm。

第一导电层11、第二导电层21、第三导电层31和第四导电层50的材料可例如分别选自于fto(氟硅氧化物)、ito(铟锡氧化物)、igzo(铟镓锌氧化物)、azo(铝锌氧化物)、gzo(镓锌氧化物)、ag中的一种或至少两种的组合。此处的至少两种的组合，可例如为两者组合比如azo和gzo，或其中三个组合比如fto、ito、gzo，甚至更多种的组合等。优选地，第一导电层11、第二导电层21、第三导电层31、第四导电层50中至少两者的材料相同。第一导电层11、第二导电层21、第三导电层31的厚度范围分别为1-1100nm。第四导电层50的厚度范围为10-1000nm。优选地，第一导电层11、第二导电层21、第三导电层31、第四导电层50的厚度范围分别为10-300nm。进一步地，第一导电层11、第二导电层21、第三导电层31、第四导电层50的厚度相等。

第一变色层12、第二变色层22、第三变色层32为太阳能光谱主调节功能层。第一变色层12、第二变色层22、第三变色层32的材料例如分别为选自于w、mo、nb、ti、ta中至少两种元素组合的氧化物，例如w、mo、nb、ti、ta中任意两者组合的氧化物比如wmoox、wnbox，或者三者组合的氧化物wmotiox、wnbtaox，甚至更多种的组合的氧化物。氧化物的化学计量比，可以是足氧也可以是不足氧。优选地，第一变色层12、第二变色层22、第三变色层32中的至少两者的材料相同。第一变色层12、第二变色层22、第三变色层32的厚度范围分别为30-500nm。优选地，第一变色层12、第二变色层22、第三变色层32中的至少两者的厚度相等。

第一离子导体层13、第二离子导体层23、第三离子导体层33的材料分别选自于h、li、na、k、mg中的一种或者至少两种的组合。其至少两种的组合例如包括其中的两者组合比如li、na，三者组合比如na、k、mg，甚至更多的组合等。优选地，第一离子导体层13、第二离子导体层23、第三离子导体层33的材料相同。第一离子导体层13、第二离子导体层23、第三离子导体层33的厚度范围分别为10nm-100nm。优选地，第一离子导体层13、第二离子导体层23、第三离子导体层33的厚度相等。

第一辅助变色层14、第二辅助变色层24、第三辅助变色层34为太阳能光谱辅助调节功能层。第一辅助变色层14、第二辅助变色层24、第三辅助变色层34的材料分别选自于ni、v、co、ir、fe、mn中至少两种组合的氧化物。具体地，第一辅助变色层14、第二辅助变色层24、第三辅助变色层34的材料可例如分别选自于ni、v、co、ir、fe、mn中两种的组合的氧化物比如nivox、nicoox、niirox、nifeox，或者三种的组合的氧化物比如nivcoox，甚至更多种的组合的氧化物。氧化物的化学计量比，可以是足氧也可以是不足氧。优选地，第一辅助变色层14、第二辅助变色层24、第三辅助变色层34中的至少两者的材料相同。第一辅助变色层14、第二辅助变色层24、第三辅助变色层34的厚度范围分别为20nm-500nm。优选地，第一辅助变色层14、第二辅助变色层24、第三辅助变色层34中的至少两者的厚度相等。

外保护层60的材料选自于si、ti、zn、sn、nb、ta中之一的氧化物或氮化物或氮氧化物。举例来说，外保护层60的材料为si3n4。外保护层60的厚度范围例如为0.2-100nm。

此外，本发明实施例还提供了一种电控变色玻璃制备方法，例如用于制备前述的电控变色玻璃200。如图2所示，电控变色玻璃制备方法例如包括步骤：

s11：提供基材玻璃层。将基材玻璃层清洁、干燥。

s12：在基材玻璃层上形成第一导电层。具体地，将基材玻璃层升温至预设温度，所述预设温度的范围例如280-300℃，以fto、ito、igzo、azo、gzo、ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料，在预设真空溅射气压下沉积得到第一导电层。预设真空溅射气压的范围例如为1.0e^-3～9.0e^-3mbar。优选的，第一导电层也可以是预先制备好的导电膜层，这样可以达到膜层间更好的折射率匹配。

s13：在第一导电层上形成第一变色层。以w、mo、nb、ti、ta中至少两种组合的氧化物为靶材材料。氧化物的化学计量比，可以是足氧也可以是不足氧。将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积，得到第一变色层。优选地，第一变色层也可以同时采用多个靶位形成，如此可以获得膜层间更好的结合力。

s14：在第一变色层上形成第一离子导体层。以h、li、na、k、mg元素的一种或者至少两种的组合为靶材材料，并将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第一离子导体层。优选地，第一离子导体层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

s15：在第一离子导体层上形成第一辅助变色层。具体地，以ni、v、co、ir、fe、mn中至少两种组合的氧化物为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第一辅助变色层。优选地，第一辅助变色层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

s16：在第一辅助变色层上形成第二导电层。具体地，以fto、ito、igzo、azo、gzo、ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第二导电层。优选地，第二导电层也可以是预先制备好的导电膜层，这样可以达到膜层间更好的折射率匹配。

s17：在第二导电层上形成第二变色层。以w、mo、nb、ti、ta中至少两种组合的氧化物为靶材材料。将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积，得到第二变色层。优选地，第二变色层也可以同时采用多个靶位形成，如此可以获得膜层间更好的结合力。

s18：在第二变色层上形成第二离子导体层。以h、li、na、k、mg元素的一种或者至少两种的组合为靶材材料，并将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第二离子导体层。优选地，第二离子导体层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

s19：在第二离子导体层上形成第二辅助变色层。具体地，以ni、v、co、ir、fe、mn中至少两种组合的氧化物为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第二辅助变色层。优选地，第二辅助变色层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

s20：在第二辅助变色层上形成第三导电层。以fto、ito、igzo、azo、gzo、ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积得到第三导电层。优选的，第三导电层也可以是预先制备好的导电膜层。这样可以达到膜层间更好的折射率匹配。

s21：在第三导电层上形成第三变色层。以w、mo、nb、ti、ta中至少两种组合的氧化物为靶材材料。将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积，得到第三变色层。优选地，第三变色层也可以同时采用多个靶位形成，如此可以获得膜层间更好的结合力。

s22：在第三变色层上形成第三离子导体层。以h、li、na、k、mg元素的一种或者至少两种的组合为靶材材料，并将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第三离子导体层。优选地，第三离子导体层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

s23：在第三离子导体层上形成第三辅助变色层。具体地，以ni、v、co、ir、fe、mn中至少两种组合的氧化物为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第三辅助变色层。优选地，第三辅助变色层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

s24：在第三辅助变色层上形成第四导电层。以fto、ito、igzo、azo、gzo、ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积得到第三导电层。优选的，第三导电层也可以是预先制备好的导电膜层。这样可以达到膜层间更好的折射率匹配。

s25：在第四导电层上形成外保护层。以si、ti、zn、sn、nb、ta之一的氧化物或氮化物或氮氧化物为靶材材料，并将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积得到外保护层。优选地，外保护层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

此外，本发明实施例提供的电控变色玻璃制备方法还可以包括热处理步骤。具体地，进行真空热处理及退火工艺，热处理温度例如为300-600℃，热处理时间例如为5-120min。进步一地，本发明实施例提供的电控变色玻璃制备方法还可以包括预真空过渡并接电极，完成电控变色玻璃的制备，可采用现有技术中的方法完成预真空过渡并接电极，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的电控变色玻璃采用分别独立调控且相同的三个变色功能膜层(即变色层+辅助变色层)相结合的特定膜层结构，增大了电控变色玻璃的颜色调控范围，实现更多颜色的调控，电控变色玻璃的颜色坐标区域更广泛。另外，本发明实施例提供的电控变色玻璃制备方法采用磁控反应溅射沉积法形成各膜层，避免了生产过程中多次进出镀膜设备，简化了生产工艺，从而还可降低生产成本，提高生产效率，并且生产出具有分别独立调控且相同的三个变色功能膜层(变色层+辅助变色层)相结合的特定膜层结构的电控变色玻璃的颜色更为稳定，大面积颜色均匀性更好，一次激励变色后颜色保持的时间更长，其可广泛应用于各种场合。此外，与现有技术相比，本发明实施例提供的电控变色玻璃制着色效率更高，变色速度提升较大，从全透明态到全着色态，变色速度由原来的10-20分钟，降低到3-6分钟。

此外，可以理解的是，前述各个实施例仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。