日光管控的制作方法_4

文档序号:9620720阅读:来源:国知局
聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚甲醛、聚氯乙烯,低折射率复合材料或杂化聚 合物,可辐射固化的组合物,或者其中的两种或更多种。
[0090] 9. 一种包含半透明基材层的半透明构造构件,所述基材包含由具有相对于基材平 面的倾斜角的纳米平面结构化且涂覆有覆盖所述纳米平面的至少一部分的间断式金属层 的表面,其特征在于所述金属层的厚度为l-50nm,尤其为5-30nm,且金属层中的间断周期 为50-1000nm,优选为50nm至小于500nm,更优选为50-490nm,尤其为50-250nm。
[0091] 10.根据实施方案1-8中任一项的装置,其为半透明构造构件或者形成该构件 的半透明部分,所述构件包含半透明基材层,所述基材包含由具有相对于基材平面的倾斜 角的纳米平面结构化且涂覆有覆盖所述纳米平面的至少一部分的间断式金属层的表面, 其特征在于所述金属层中的间断周期为50nm至小于500nm,尤其为50-490nm,更尤其为 50-250nm,且具有相对于基材平面的倾斜角的纳米平面上的金属层的厚度为l-75nm,尤其 为l-50nm,更尤其为5-30nm。
[0092] 11.根据实施方案2、9或10的半透明构造构件,其为正面构件,或者尤其是透明 的,且为窗户窗格玻璃,例如建筑窗户或交通工具窗户的窗户窗格玻璃。
[0093] 12.根据实施方案2或9-11中任一项的半透明构造构件,其中基材表面上的纳 米平面以具有实施方案1对金属层中的间断周期所述的周期和30-1000nm的深度的光栅 形式提供,所述光栅具有基本上正弦、梯形、三角形或者优选矩形的横截面,且优选具有 1:10-10:1的纵横比。
[0094] 13.根据实施方案1-12中任一项的半透明构造构件,其以其光栅线水平对准的方 式集成在建筑物或交通工具中。
[0095] 14.窗户窗格玻璃,其包含根据实施方案1-13中任一项的装置或半透明构造构 件,其中基材包含平或弯曲的聚合物膜或片,或玻璃片,或聚合物膜或片与玻璃片。
[0096] 15.根据实施方案14的窗户窗格玻璃,其包含带有所述装置的玻璃片,包括位于 其表面的至少一部分上,优选位于其表面的50-100%上的间断式金属层,其中所述金属结 构直接与玻璃表面连接或者包埋在包括基材和包封介质的透明介质中,其中基材和包封介 质优选选自热塑性聚合物和UV固化的聚合物,例如丙烯酸类聚合物、聚碳酸酯、聚酯、聚 丁酸乙烯酯、聚烯烃、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚甲 醛、聚氯乙烯,低折射率复合材料或杂化聚合物,可辐射固化的组合物,或者其中的两种或 更多种。
[0097] 16.借助半透明的,尤其是透明的构件如聚合物膜、塑料屏、塑料片、塑料板、玻璃 屏,尤其是用于交通工具或建筑物的窗户和建筑玻璃构件减少日光透射,尤其是季节性调 节日光如700-1200nm的IR辐射的透射的方法,所述方法包括将根据实施方案1-13中任一 项的半透明构造构件或装置集成至所述构件,尤其是窗户或建筑玻璃构件中。
[0098] 17.根据实施方案1-13中任一项的装置或半透明构造构件或根据实施方案14或 15的窗户窗格玻璃的用途,用于热量管控,尤其是季节性管控热量和/或光,例如用于减少 IR辐射和/或调节可见光或紫外光通过窗户进入建筑物或交通工具内部空间。
[0099] 下文实施例阐述了本发明。当提及时,室温(r.t.)表示22-25Γ的温度;过夜意 指12-15小时的时间;百分比以重量百分比给出,除非另有说明。IS09050以2003年8月 15日第二版使用;ISO13837以2008年4月15日第一版使用。
[0100] 缩写:
[0101]TTS 总太阳能量透射率(ISO9050,ISO13837)
[0102]TVIS 可见太阳能量透射率(ISO9050,ISO13837)
[0103]SEM扫描电子显微镜法 实施例
[0104]实施例1:模拟玻璃中的结构化银层的光反射
[0105] 所述装置包含周期为390nm、光栅深度为300nm且占宽比为0· 5的如图4a中示意 性显示的矩形光栅(占宽比为被光栅峰覆盖的面积与总面积之比)。作为包封材料,选择折 射率类似于塑料的硼硅酸盐玻璃BK7,从而获得图4b中所示的包封装置。包封玻璃的厚度 大于5μm,且不影响所述装置的光学性质。矩形光栅的峰在全部3个侧面(侧壁和顶部) 上涂覆有8nm厚的银。使用严格耦合波分析(RCWA)模拟和优化所述装置的光学性质。RCWA 方法(其为模拟光栅光学性质的工业标准)的细节尤其公开在"Diffractionanalysisof dielectricsurface-reliefgratings",M.G.Moharam,JOSAA,这,1385-1392 (1982)以及 MichelNeviere和EvgenyPopov的"LightPropagationinPeriodicMedia',,Marcel DekkerInc.,NewYork,2003中。所述装置的表观视觉颜色以透射和反射方式由模拟的光 谱评价。在各个入射角(相对于光栅及其横截面的平面,各自垂直于光栅方向,如图1所 示)下由零级透射和反射计算总阳光透射率(TTS,ISO13837)和可见区中的透射率TVIS(IS0 9050)。对于目标应用,考虑0 ° (垂直入射的光)和± 60 ° (掠射光)的特定入射角。
[0106]结果(根据ISO13837和ISO9050)汇总在下表中:
[0107]表:依赖于入射角的TTS和TVIS
[0108]
[0109]所得的TTS(0° )/TTS(60° )比为 1.27。
[0110] 图10和11显示了由此获得的所述装置对0°和60°入射角的透射和反射光谱。
[0111] 实施例2:制诰并测试结构化的银层
[0112] 制备装置,其保持非对称的横截面(如图5a所示),且包封在介电材料中(如图 5b所示)。所述装置包含周期为370nm、光栅深度为300nm且占宽比为0.4的光栅。作为金 属,选择目标厚度为i4nm的银。包封材料为可uv固化的树脂(获自basf的Lumogen· 0VD301)。基材为具有50X50X0. 7mm3尺寸的硼硅酸盐玻璃B270片。
[0113] 所述装置如下制备:
[0114]i)通过液滴浇铸将厚度为5-10μm的可UV固化材料(获自BASF的Lumogen? 0VD301)层施加至最终玻璃基材(尺寸为50X50X0. 7mm)的一面上。根据Gale等,Optics andLasersinEngineering43,373 (2005),第2. 3节所述的方法,使用包含具有上文所述 尺寸的矩形光栅的工具将所述可UV固化材料的湿层压花并固化。所述可UV固化材料的厚 度对感兴趣波长范围内的光学性质不具有主要影响。
[0115]ii)然后,使用热蒸发器真空室将复制的光栅从侧面暴露于银的物理气相沉积中。 所选的银厚度为14nm,蒸发角度为45°,从而使得仅一部分光栅被金属化,如图5a所示。
[0116] iii)最后,通过用另一层可UV固化的材料(获自BASF的Luinogeil? 0VD301 ; 约10微米;在感兴趣的波长范围下,所述可UV固化材料的厚度对光学性质不具有主要影 响)涂覆所述结构而将所述装置包封,并最终用另一片具有相同尺寸的玻璃覆盖。
[0117]借助光谱仪测量透射和反射光谱。由于Ag结构是不对称的(参见图lb),存在两 个可进行60°测量的方向(表示为+60°和-60° )。在本情况下,测量在-60°下进行。 由于,无法使用本设备检测0°反射(=垂直照射),因此在6°的小角度(其中的反射强度 几乎与正好的法向反射相同)下进行测量。图2显示了由此获得的装置的0°入射角的透 射光谱,和6°入射角的反射光谱。图3显示了Θ=-60°的测量。
[0118] 使用在0° (6° )和-60°下测得的透射和反射光谱评价ISO数值和透射颜色,且 示于下表中:
[0119] 表:依赖于照射角度的TTS和TVIS百分比以及颜色c
[0120]
[0121] *色值c基于色空间L*a*b及其坐标a和b,其中+鲈。c是色饱和度的度 量。
[0122] ISO数值根据国际标准ISO9050和13837计算。
[0123]TTS(0。)/TTS(_60° )之比为 1. 21。
[0124] 使用获自NorlandProducts的可UV固化材料Ν0Α61或Ν0Α63代替 Lumogen? 0VD301,获得了非常类似的结果。
[0125] 所述装置显示出良好的角度敏感性。
[0126]实施例3:模拟短周期的光反射和透身才
[0127] 模拟使用与实施例1中所述相同的模拟工具进行。对被模拟的装置而言,包封材 料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。所述装置的横截面显示在图5b中。所述装置的周期P为 l90nm,且具有水平取向的光栅。该短光栅周期不会由于在可见和近红外波长范围内衍射而 使光改变方向。
[0128] 图12显示了所用的光栅几何参数P、D、DC、dTS和dw的定义。光栅深度D为160nm 和180nm,占宽比为0. 25。金属层选择银;光栅顶部上的银层厚度dTS和侧面上的银层厚度 (?根据下表1。
[0129] 表1两种装置D= 160nm和D= 180nm的银层厚度d顶、
[0130]
[0131] 对具有D= 160nm和D= 180nm光栅深度的两种装置进行模拟,在入射角Θ= 〇 和Θ= 60°下计算的透射和反射光谱示于图13-16中。
[0132] 基于这些模拟的透射和反射光谱,提取各装置的依赖于入射角Θ的透射率数值 TTS、TVIS和颜色c以及角度依赖的比例TVIS(0° )、TVIS(60° ),示于表2中。
[0133] 表2两种装置情况D= 160nm和D= 180nm的计算透射率值TTS、TVIS、
[0134] 颜色c和角度依赖的比例TVIS(0°
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