一种高效节能温致变色玻璃的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于玻璃技术领域，尤其涉及一种高效节能温制变色玻璃。
【背景技术】
[0002] 随着环保、节能日益受到重视，能源的合理利用、节能产品的研制和开发取得很大 的进展。在这种背景下，80年代前期C.M.Lampert、C.G.Granqvist等首先提出将电致 变色材料应用于建筑物、汽车、飞机等节能采光系统中，形成能动态调节太阳福射能透过率 的"智能窗"（Smartwindow)。近年来，智能窗的研宄及应用一直是研宄的热点。
[0003] 智能窗的变色机理可分为电致变色（电敏）、温致变色（热敏）、气致变色（气敏） 以及光致变色（光敏）等等。基于这些变色机理的智能窗均可实现对太阳光不同程度的调 T。
[0004] 对于温致变色智能窗来说，现有的温致变色智能窗通常是通过在玻璃基板表面 沉积一层温致变色层而制得。二氧化钒（vo2)是一种典型的温致变色材料，其相变温度为 68°C。低于此温度，它呈半导体特性，中等透明；高于68°C时，呈金属特性，对红外高反射。 但是，由于其相变温度远远高于室温，在室温情况下，以乂02作为温致变色材料形成的温致 变色智能窗根本无法发挥其变色功能，也就无法实现对太阳关不同程度的调节的技术效 果。
[0005] 为了解决VCV薄膜层本身的相变温度较高，无法实现室温下发生变色的问题，很多 研宄者采用在VCV薄膜层中掺入金属元素如W、Cr、Mo、Co、Nb、Mn、Fe、Ti、Ag等、或掺入非 金属元素如F、N、H等或添加其它化合物形成温致变色层，来将该温致变色层的相变温度降 到室温附近。但是，这种解决问题的方式，除了在制作过程中存在着如何将所掺入的元素均 匀分散在靶材中的问题外，还存在着由于在溅镀时不同材料间的溅镀速率不同导致的温致 变色层的变色均匀度不好的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在提供一种在常温条件下随阳光强度自动调光的高效节能温致变色玻 璃。
[0007] 一种高效节能温致变色玻璃，包括第一玻璃基板，在第一玻璃基板的上表面设置 有立体凸起纹路，立体凸起纹路为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状，再在第一玻 璃基板的上表面依次沉积第一离子阻挡层和二氧化钒薄膜。
[0008] 本发明的温致变色玻璃利用了凸透镜聚光原理，其第一玻璃基板上表面的类凸透 镜形状的立体凸起纹路可将穿透过第一玻璃基板的阳光聚焦在二氧化钒薄膜上，使得，二 氧化钒薄膜在常温条件下即可达到快速启动且可以随着阳光强度变化调整温致变色程度， 同时，二氧化钒薄膜与第一玻璃基板之间设置的第一离子阻挡层可避免第一玻璃基板中的 钠、钾、镁、钙、铋等金属离子扩散进入二氧化钒薄膜中，造成所谓的"毒化现象"，使温致变 色特性消失。此外，阳光由第一玻璃基板的光滑下表面(即第一玻璃基板的未设置立体凸起 纹路的表面）射入，此光滑表面对入射光线的反射作用差，此时，大部分的阳光可穿透过玻 璃，高效节能，并且，暴露在外的第一玻璃基板表面（即第一玻璃基板的下表面）为其光滑下 表面，不易沾染灰尘，容易清洁，同时，也避免了立体凸起纹路的磨损。
[0009] 本发明的高效节能温致变色玻璃还可作如下改进： (1)二氧化钒薄膜的上表面还可沉积保护层，可避免二氧化钒玻璃直接暴露在外，对二 氧化钒薄膜起到保护作用； 在具体实施过程中，二氧化钒薄膜的上表面再依次设置第二离子阻挡层和第二玻璃基 板，此时，第二玻璃基板可作为保护层，对二氧化钒薄膜起到保护作用，第二离子阻挡层可 避免第二玻璃基板中的钠、钾、镁、钙、铋等金属离子扩散进入二氧化钒薄膜中，造成所谓的 "毒化现象"，使温致变色特性消失。此时，第二玻璃基板的下表面也可设置立体凸起纹路， 该立体凸起纹路为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状。此时，从变色玻璃两侧过来 的光线均可通过聚焦实现二氧化钒薄膜层的变色，进一步提高其变色效率和节能性能。
[0010] (2)为了提高变色玻璃的隔音效果，本发明所述的第一离子阻挡层优选采用第一 胶片层，此时，第一胶片层既可实现隔离金属离子的目的，又可实现直接通过胶合的方式将 第一玻璃基板与二氧化钒薄膜固定在一起，与溅镀沉积工艺相比，其操作工艺更简单； 同时，在二氧化钒薄膜的上表面还依次设置有第二离子阻挡层和第二玻璃基板的情况 下，第二离子阻挡层可优选采用第二胶片层，进一步提高变色玻璃的隔音效果，并且，操作 工艺简单。
[0011] (3)所述的第一玻璃基板上的立体凸起纹路或/和第二玻璃基板上的立体凸起纹 路的横截面宽度小于7微米。这样，立体凸起纹路为其横截面宽度小于肉眼可辨识的7微 米（即微压纹玻璃）的立体凸起纹路，此时，与具有肉眼可见的立体凸起纹路的玻璃基板相 比，其整体透光度和影像清晰度均有所提高。
[0012] 本发明还提供一种用于制备本发明所述的带有立体凸起纹路的玻璃基板的方法， 包括以下步骤： (1) 准备好玻璃基板和底部带有压纹图案沟槽的模仁，其中，所述的压纹图案沟槽为方 形沟槽； (2) 在玻璃基板表面涂布一层热塑型高分子材料层，并对热塑型高分子材料层进行加 热，待热塑型高分子材料层周围的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模 仁对热塑型高分子材料层进行压印； (3) 待模仁的底部压入热塑型高分子材料层内后，降低热塑型高分子材料层周围的温 度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度； (4) 移开模仁，热塑型高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补的方 块压纹图案； (5) 对压印后的热塑型高分子材料层进行电浆蚀刻，蚀刻过程分为若干阶段，其中，蚀 刻第一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w中的任一数值；蚀刻最后一阶段的电浆电 机功率控制在600~4000w中的任一数值，并且，整个蚀刻过程中电浆电机功率保持持续增 加或持续减少或恒定不变的单一变化趋势，制得带有类凸透镜形状的立体凸起纹路的玻璃 基板。
[0013] 本发明中所述的热塑性高分子材料属于非晶聚物，非晶聚物有三种力学状态，它 们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时，热塑性高分子材料为刚性固体状，与玻璃相 似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围 后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态， 温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态 即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温 度即是该热塑性高分子材料的玻璃转换温度。
[0014] 对于传统的带有立体凸起纹路的玻璃基板而言，其在玻璃上产生立体纹路的制造 方法主要有如下所述的三种方式：（1)将玻璃利用高温下软化，经模具压铸，慢慢冷却后成 型，其成型的制造成本高，品质较为粗糙；（2)利用钻石颗粒撞击（喷砂）玻璃背面（因钻石 硬度大于玻璃），使玻璃背面因此产生凹凸的雕刻效果；但是因此种方式的制作，不仅使玻 璃呈近不透明的雾面状，而且也会令玻璃背面形成无数坑洞及表面粗糙的粉状玻璃物，影 响被加工玻璃的品质度，造成业者为了掩饰其粗糙状的外观瑕疵，常会在其表面上作第二 次的加工处理，如色彩喷涂表面材质处理，但因这样反而令被加工玻璃几近呈不透明状，而 减低其效果及其表现范围，尤其若要以镜面、或金、银、铜、铝、镍、铬等各式金属表现凹凸层 次、阴影、反光等效果时，亦无法达成；（3)利用氢氟酸（Hydrofluoricacid，简称HF)直接 被覆在玻璃的背面，藉以侵蚀破坏玻璃背面，而据此产生凹凸效果；但由于该氢氟酸为一具 有强烈腐蚀性及挥发性的剧毒液体，不仅容易造成环境的破坏、污染，使用者在使用时亦必 须相当小心，否则极容易受伤，尤其这种酸液在实际的使用上对玻璃的腐蚀效率差，而且不 容易控制，同时加工亦相当繁复，故这种蚀刻方式已不为使用者采用；（4)如授权公告号为 CN2714561Y的中国专利公布的压纹玻璃，该压纹玻璃是通过在玻璃上贴合一层具有凹凸纹 路的合成黏合剂层。由于合成黏合剂层的强度较差，长时间使用的情况下，其上的纹路容易 出现变形现象；并且，合成黏合剂层在阳光照射下也容易产生黄化现象；同时，也容易因合 成黏合剂层与玻璃之间出现贴合不牢固而出现黏合剂层自玻璃表面脱落或突起的现象。