一种SiO₂薄膜的制备方法及其应用的制作方法

专利名称：一种SiO₂薄膜的制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种SiO2薄膜的制备方法及其应用，属于SiO2薄膜制备领域。
背景技术：
SiO2薄膜在工业、建筑、交通运输、医学、光学、宇航、能源等领域都有广泛的应用。在硼硅玻璃上涂覆SiO2减反射涂层可以提高太阳能转为热能的效率，例如槽式太阳能热发电系统是槽式抛物面聚光镜将太阳能聚焦在一条线上，在这条聚焦线上安装有管状热量吸收器(集热管)，用来吸收聚焦后的太阳辐射能。管内的流体被转化来的太阳能加热后，流经换热器加热工质，转化为高温高压的热蒸汽，在借助于蒸汽循环动力来发电。在这个系统中核心的部件是太阳能集热管，其罩管材料为高硼硅3. 3玻璃，通常，在太阳光穿过罩管的同时，会有近8%的光能被罩管反射掉，这部分太阳光不能被集热器利用。
SiO2薄膜理论计算的基础是薄膜增透原理，薄膜增透原理来源于光的干涉理论，如图2所示，对于正入射的光波，则在空气一膜和膜一元件两个界面上的反射光反相，因而反射光干涉相消，从而达到增透的效果。想要达到反射光干涉相消，则需要满足条件
^ f, I、I x(.U — I ^----
V 2)2 η其中d为膜的厚度，η为膜的折射率，λ。为光的波长。如果让薄膜的透射率为1，则根据光学原理，需要满足n2 = Ii1 · η2式中η为膜材的折射率为空气的折射率，约等于I ;η2为基体的折射率。然而实际上并不可能达到，考虑理想情况，当光学厚度为λ/4时，正入射的反射率仍有1.3%。而膜材的折射率与其密度有关，提高膜材的孔隙率，就可以降低折射率。膜材的折射率与其孔隙率有如下关系ηρ2=(η2_1) (1-ρ)+1式中ηρ为含孔隙膜材的折射率；η为膜的折射率；ρ为非散射孔洞所占膜材的体积
百分数。匀胶法是用于制备薄膜的常见方法，匀胶法是靠离心力和蒸发来减薄沉积膜。Bormsid等把旋涂法分为沉积、加快旋转、旋离和蒸发四个阶段，但蒸发一般也和其他阶段同时进行。在沉积阶段，大部分液体分布在表面；加快旋转阶段，大多数多余的液体在离心力的作用下被甩出；旋离阶段，多余的液体在离心力的作用下流到周边并以液滴形式脱离。随着膜逐渐变薄，流动阻力增大，移去多余液体的速度慢下来；最后阶段，蒸发成为减膜的主要途径。匀胶法的一个优势是形成的薄膜厚度比较均匀。对于在旋离阶段切变速率与粘度无关系的液体，旋离阶段膜的初始厚度可有下式描述
权利要求
1.一种SiO2薄膜的制备方法，为匀胶法，包括溶胶制备、薄膜制备和热处理的步骤，其特征在于所述溶胶制备步骤中溶胶原料按体积比，由下述组分组成TEOS101乙醇34乙二醇乙_70异丙醇33去离子水14.5
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述方法的催化剂为氨水，TEOS:氨水的体积比为101 :0. 3，其中氨水的浓度是14. 76mol/L。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于所述热处理的步骤中退火温度为35(T390°C。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述溶胶按下述方法制备将TE0S、乙醇、乙二醇乙醚、异丙醇和去离子水按比例配制混合溶液，加入氨水在60°C水浴中搅拌后陈化。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述退火温度为390°C。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述制备方法包括下述工艺步骤 ①溶胶制备将TE0S、乙醇、乙二醇乙醚、异丙醇和去离子水按比例配制混合溶液，力口入氨水在60°C水浴中搅拌I. 5h后陈化。
②薄膜制备采用匀胶机进行制膜，将步骤①所得溶胶滴到吸附在托盘上的硼硅玻璃基体上，控制预转动转速为600r/min，时间控制在9s，高速转动转速为2000r/min，时间控制进行30s，得SiO2薄膜。③热处理将步骤放入②所得薄膜进行老化，将老化后的薄膜进行退火处理， 退火工艺的条件如下以0. 5°C /s的升温速度上升到100°C，保温lh，再以0. 5°C /s的升温速度上升到250°C，保温lh，然后以最后10C /s的升温速度上升到35(T390°C，保温lh，然后以1°C /s的降温速度降至室温。
7.一种太阳能集热管罩管的制备方法，其特征在于所述硼硅玻璃基体为太阳能集热管玻璃罩管。
8.一种由权利要求7所述方法制备的太阳能集热管罩管。
全文摘要
本发明涉及一种SiO2薄膜的制备方法及其应用，属于SiO2薄膜制备领域。一种SiO2薄膜的制备方法，为匀胶法，包括溶胶制备、薄膜制备和热处理的步骤，所述溶胶制备步骤中溶胶原料按体积比，由下述组分组成TEOS乙醇乙二醇乙醚异丙醇去离子水=10134703314.5。本发明制备工艺简单，所制备薄膜为硅氧化合物，硅和氧的原子数量比为1:2~3。本发明匀胶法可应用于全玻璃真空太阳能集热管外管内外壁制备增透单层膜一次性成膜，工艺简单，降低成本。
文档编号C03C17/23GK102795788SQ20121029207
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者李剑锋 申请人:大连交通大学