一种同时具有调光和隔热保温功能的透明结构及其制备方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构，其中，所述透明结构包括：至少一层含高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂层A，至少一层含透明导电体纳米粉体或透明导电体薄膜的隔热保温涂层B，以及透明基材。本发明还提供透明结构的制备方法及其应用。
【专利说明】—种同时具有调光和隔热保温功能的透明结构及其制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及节能环保新材料【技术领域】，更具体地涉及一种同时具有调光功能隔热保温功能的透明结构，还涉及该透明结构的制备方法和在节能玻璃或节能树脂等方面的应用。
【背景技术】
[0002]建筑能耗一般占据了社会总能耗的三分之一以上，同时，建筑用能对世界温室气体排放的“贡献率”高达25%，是温室气体减排的重点大户之一。玻璃窗作为建筑与外界进行光热交换的主要通道，资料表明，建筑能耗的50%是通过玻璃窗进行的；而建筑物外墙等的吸热也加剧了城市中心的热岛现象。所以，实现建筑节能将对减少建筑温室气体排放起着决定性作用。同样，汽车等移动体的窗户或外表面的节能化，也将对舒适与节能减排做出
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[0003]目前，市场销售的节能玻璃窗或节能贴膜(简称节能窗)均属于低辐射率(Low-E)范畴，其特点是具有较高的可见光透过率(透明)和较低的远红外发射率(隔热保温)，并可以通过结构设计和材料选择，在实现隔热保温的同时，对太阳光中近红外部分实行高遮断(适合于炎热地区)或高透过(适合于寒冷地区)。但是，一旦决定了材料和结构，其光学性能也随之固定，不能随季节和温度环境的变化实现双向调节，即冬天对太阳光中近红外部分呈现高透过，而夏天则对其呈现高遮断，因而不能完全适合大部分冬暖夏热四季分明地区的需要。
[0004]而最近出现的智能型节能窗，由于其光学性能可随外界环境或居住者的需要实现双向调节，更能适用于大部分冬暖夏热地区需要，使居住空间更为舒适节能，被称作为下一代的节能窗产品。根据材料的致变色原理可分为电致变色、气致变色和热致变色等几种主要类型。顾名思义，电致变色材料需通过施加电压，气致变色材料需要通入氢气才能实现双向调节，而利用二氧化钒由于温度变化导致的半导体-金属相变所伴随的巨大光学性能变化原理所研制的热致变色节能窗，由于能够根据环境温度自动进行光热透反射率的可逆调节，达到冬暖夏凉的目的，而无需任何人工能源，被认为是最低碳环保的节能窗之一。
[0005]二氧化钒热致变色节能窗的主要制备方法有物理法(主要为磁控溅射镀膜)和化学法(包括化学气相镀膜和溶液镀膜和纳米粉体制备)等。采用磁控溅射等物理法镀膜方式容易获得结合性好光学性能高的高性能镀膜产品，但由于磁控溅射镀制二氧化钒薄膜必须在对基材进行加热(约400°C)的条件下进行，不适宜在高分子基材上的镀膜工艺。而且真空镀膜设备庞大，工艺复杂，成本较高。而二氧化钒纳米粉体的化学制备技术是最近发展起来新的应用方向，具有制作设备简单，成本低，容易量产，使用方便，可通过涂覆或混炼的方法简单获取节能玻璃与树脂贴膜等优点，特别是涂层涂覆工艺可以在非加热条件下实施，适宜制备各种类型的高分子膜，有利于建筑物或车辆的节能改造，因而受到了越来越多的重视。[0006]但是，用二氧化钒热致变色纳米粉体涂层制备的热致变色节能窗，虽然能在太阳光谱波段领域上能实现透反射率的自动调节，但由于低温状态的半导体相二氧化钒不具有对远红外热辐射的高反射率(低辐射率即Low-E)，不具有在寒冷季节的隔热保温效果。显而易见，如果能在二氧化钒热致变色节能窗的基础上赋予其低辐射率功能，则能大大增加这种热致变色节能窗的总体节能舒适效果，使这种新型节能窗具有更广泛的应用前景。
[0007]国内目前已经出现了部分二氧化钒粉体的制备及其在节能窗方面的应用技术。例如，中国发明专利CN1837061A公开了一种相变温度可调的相变智能材料(掺杂二氧化钒粉体)及其制备方法，该方法先采用液相沉淀法制备掺杂二氧化钒前驱体，再将经过滤干燥等处理的前驱体在高温下(400-1200°C )加热结晶化，形成所定所组成(Vl-xMx02 (0<X<0.06))的掺杂二氧化钒粉体。
[0008]但是，这种方法必须将前驱体经高温煅烧才能获得结晶状态的掺杂二氧化钒粉体。显然，高温煅烧过程中不可避免的烧结过程必然会造成粉体的结块，所获结块的粉体需经再次粉碎才能应用于节能涂料，而结块和再次粉碎均会引起掺杂二氧化钒结晶的固有热致变色性能的劣化。
[0009]中国发明专利CN 101265374A还公开了将掺杂二氧化钒均匀分散在可成膜材料中制成浆料，通过涂覆并经干燥加热处理后，在材料表面形成智能隔热保温膜的技术。为了获得良好的红外线阻隔效果，该智能隔热保温膜除含有掺杂二氧化钒和树脂等以外，还可在浆料中添加光学阻隔性金属氧化物(包括透明导电材料ΑΤΟ，ΙΤ0)用于阻隔太阳光波段(300-2500nm)中的紫外或红外辐射。
[0010]但在该发明技术中，并未提及使用透明导电材料是为了获取远红外热辐射高反射即低辐射(Low-E)效果，以减少冬天室内暖气通过窗户等透明部分的辐射性外流。并且该发明的智能隔热保温膜是一种二氧化钒与透明导电体粉体和涂料树脂等的混合体，由上述原料的混合体经球磨粉碎后形成浆料涂覆而成。显然，这种涂层至少由于以下两个原因具有远红外的低辐射性能:1)透明导电材料以颗粒状态混在于涂层其他组分之中，对红外线的阻隔作用主要通过吸收来实现；2)为了获得足够的智能调光性能，掺入的透明导电体粉体的相对体积比率很低(见实施例)，根本无法实现接近实际应用对低辐射率(Low-E)的要求。
[0011]本
【发明者】有着使用物理和化学两种方法制备二氧化钒热致变色薄膜和纳米粉体长达20年的研究经历。最近，利用水热化学反应成功地在液相中直接合成了高分散性的二氧化钒(含掺杂二氧化钒)纳米粉体，解决了在低温涂覆的条件下在高分子基材上直接制备二氧化钒节能涂层的瓶颈问题，用所获纳米粉体涂覆的塑料贴膜热致变色性能优良，在可见光透过率和太阳光调节率甚至超过了理论上致密薄膜(如磁控溅射制备的VO2薄膜)的性能，达到了目前报道的最好水平。但是，我们发现这种二氧化钒纳米粉体构成的涂层依然存在Low-E性能低，对冬季室内的暖气外流起不到良好的保温效果，降低了节能膜的市场应用价值。
[0012]综上所述，本领域缺乏一种能够使得二氧化钒性能上提升，同时解决二氧化钒低辐射率(Low-E)性能不足的问题的技术方案。因此，为了充分利用最新的纳米技术达到二氧化钒性能上的提升，同时解决二氧化钒低辐射率(Low-E)性能不足的问题，也即获得同时具有优秀的调光、隔热保温的功能的透明结构。
【发明内容】
[0013]本发明的第一目的在于获得一种同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构。
[0014]本发明的第二目的在于获得一种同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制备方法。
[0015]本发明的第三目的在于获得另一种同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制备方法。
[0016]本发明的第四目的在于获得一种含有同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制品。
[0017]本发明的第五目的在于获得一种本发明所得的透明结构在同时具有调光功能与隔热保温功能的材料或制品领域的应用。
[0018]在本发明的第一方面，提供了一种同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构，其中，所述透明结构包括:
[0019]至少一层含高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂层A，
[0020]至少一层含透明导电体纳米粉体或透明导电体薄膜的隔热保温涂层B，以及
[0021]透明基材。
[0022]在一个【具体实施方式】中，所述透明结构由上述调光涂层A、隔热保温涂层B以及透明基材组成。
[0023]本文中，所述“调光功能”通常是指该透明结构在太阳光波长领域(约为300-2500nm)对光的透过率或/和反射率具有智能性的调节功能，即在气温较高时(如夏天)具有较低的透过率或/和较高的反射率，而在气温较低时(如冬天)具有较高的透过率或/和较低的反射率。显然，这种智能型调节功能用于建筑物窗户等有明显的节能和舒适效果。太阳光太阳光波长领域的透反射率测定可使用周知的分光光谱仪测定样品的分光透反射率光谱，并将该光谱在相应的太阳光谱辐射照度标准曲线上积分获得。
[0024]本文中，所述“隔热保温功能”通常是指该透明结构对波长大于2.5微米的红外热辐射领域(常温物体的热辐射集中在在8-12微米)具有较低的辐射率，可大大降低因物体表面辐射而造成的室内热能向室外的传递，作为窗户时能在气温较低的冬天将暖气有效地保持在室内，达到理想的节能效果。
[0025]本文中，所述“高性能二氧化钒纳米粉体”通常是指至少满足以下条件的该种粉体，I)结晶相为金红石相二氧化钒；2)粉体分散性良好，平均粒径在50纳米以下。本文中，所述“高性能二氧化钒纳米粉体”通常包括单纯二氧化钒纳米粉体，或经少量元素掺杂后的二氧化钒纳米粉体。少量元素(如W，Mo, Nb, Ta等化合价高于4的金属元素)掺杂能有效地调节纳米粉体的相变温度，适应不同地区对不同调节温度的要求。
[0026]本文中，所述“透明导电体纳米粉体”是指在可见光(380_780nm)范围内具有较高的透过率，而在大于780纳米的红外领域具有较高反射率(即较低的辐射率)，并具有较高的导电性能的周知的透明导电材料(如ΙΤ0, FT0, ΑΤΟ, AZO, NTO等氧化铟-氧化锡体系，掺杂氧化锡系列，掺杂氧化锌系列，或掺杂氧化钛)的纳米粉体形态。
[0027]本文中，所述“透明导电体薄膜”是指在可见光(380_780nm)范围内具有较高的透过率，而在大于780纳米的红外领域具有较高反射率(即较低的辐射率)，并具有较高的导电性能的周知的透明导电材料(如ITO，FTO, ATO, AZO, NTO等氧化铟-氧化锡体系，掺杂氧化锡系列，掺杂氧化锌系列，或掺杂氧化钛)的连续薄膜形态。
[0028]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述调光涂层A、隔热保温涂层B依次位于所述透明基材的同一表面，且调光涂层相对隔热保温涂层位于结构的近室外侧。
[0029]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述调光涂层A、隔热保温涂层B依次位于所述透明基材的不同表面，且所述调光涂层A所在的表面相对于所述隔热保温涂层B所在表面而位于所述透明结构的近室外侧。
[0030]本文中，所述“透明结构”具有较靠近室外的“近室外侧”和较靠近室内的“近室内侧”。
[0031 ] 在一个【具体实施方式】中，所述调光涂层A、隔热保温涂层B还可以叠加形成多层结构。所述叠加方式可以包括各种形式。
[0032]例如，可以是所有的调光涂层A(—层以上)、隔热保温涂层B (至少一层或多层)依次位于所述透明基材的同一表面，且调光涂层相对隔热保温涂层位于结构的近室外侧。
[0033]或者，还可以是所有的所述调光涂层A(至少一层)、隔热保温涂层B (至少一层)依次位于所述透明基材的不同表面，且所述调光涂层A所在的表面相对于所述隔热保温涂层B所在表面而位于所述透明结构的近室外侧。
[0034]在本发明的一个【具体实施方式】中，
[0035]所述调光涂层A中的高性能二氧化钒纳米粉体的等效膜厚在IOOnm以内；
[0036]所述隔热保温涂层B的有效厚度控制在100-500纳米之间。
[0037]本文中，所述“等效膜厚”是指假设所有的二氧化钒粉体形成均匀致密的平展薄膜时的等效厚度。
[0038]本发明的【具体实施方式】中，所述调光涂层A中的高性能二氧化钒纳米粉体的等效膜厚在IOOnm以内，以保证透明结构在具有足够的调光性能的同时有所需要的可见光透过率。
[0039]本发明的【具体实施方式】中，所述隔热保温涂层B的有效厚度控制在100-500纳米之间，根据所用透明导电体材料的性能进行适当膜厚调节，保证在获得足够低的红外辐射率的同时，使结构有较大的可见光透过率。
[0040]本发明的【具体实施方式】中，所述透明基材根据不同使用目的按一般规定(如建筑玻璃厚度规定)办理。
[0041]本发明的第二方面提供一种本发明所述的同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制备方法，所述透明结构是通过如下方法制得的:
[0042]提供透明基材；
[0043]提供含有高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂料；
[0044]提供含有透明导电体纳米粉体的隔热保温涂料；
[0045]将所述含有高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂料和含有透明导电体纳米粉体的隔热保温涂料分别涂覆于所述透明基材上，得到具有调光涂层的透明基材和具有隔热保温涂层的透明基材；
[0046]将所述具有调光涂层的透明基材和具有隔热保温涂层的透明基材复合，得到所述同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构。[0047]本文中，所述“复合”方式根据所需产品进行，这对于本领域技术人员是已知的。
[0048]本发明的第三方面提供一种本发明所述的同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制备方法，所述透明结构是通过如下方法制得的:
[0049]提供设有透明导电体薄膜的隔热保温涂层的透明基材；
[0050]提供含有高性能二氧化钒纳米粉体的涂料；
[0051]将所述含有二氧化钒纳米粉体的涂料涂覆于所述透明基材上，得到具有调光涂层和隔热保温涂层的透明基材；
[0052]将所述具有调光涂层和隔热保温涂层的透明基材复合，得到同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构。
[0053]本发明的第四方面提供一种含有本发明所述的同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制品。
[0054]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述制品为节能玻璃制品或是节能树脂制品。
[0055]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述制品的性能为:
[0056]远红外辐射率不大于0.5，优选不大于0.4，更优选不大于0.3 ;可见光透过率为5%-50%，调光层相变温度在20-68°C之间，太阳光调节率不小于5% ；
[0057]远红外辐射率与太阳光调节率的测定依照相应测定标准分别用红外分光光谱仪和紫外-可见-近红外分光光谱仪按测定标准测定。
[0058]本文中，所述“太阳光调节率”定义为调光层相变前后太阳光透过率之差。
[0059]本发明的第五方面提供一种本发明所述的透明结构在同时具有调光功能与隔热保温功能的材料或制品领域的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0060]图1为二氧化钒纳米粉体的FE-SEM和TEM照片。
[0061]图2为二氧化钒纳米粉体涂层的分光透过率谱。
[0062]图3为ITO纳米粉体的FE-SEM和TEM照片。
[0063]图4为ITO纳米粉体涂层的分光透过率谱。
[0064]图5为ITO纳米粉体和二氧化钒纳米粉体的两层涂层结构的分光透过率谱(左)和红外反射率谱(右)。
[0065]图6为一种在市售ITO透明导电树脂膜上涂覆二氧化钒纳米粉体涂层结构的分光透过率谱(左)和红外反射率谱(右)。
[0066]图7为一种在市售透明导电玻璃上涂覆二氧化钒纳米粉体涂层结构的分光透过率谱(左)和红外反射率谱(右)。
[0067]图8为一种在玻璃上使用磁控溅射法镀制AZO透明导电薄膜，并在玻璃另一侧贴付钨掺杂二氧化钒胶带所获结构的分光透过率(左)和红外反射率(右)。
[0068]图9为二氧化钒纳米粉体涂层的的红外分光反射率谱。
[0069]图10为ITO纳米粉体和二氧化钒纳米粉体的混合物涂层的分光透过率谱(左)和红外反射率谱(右)。
[0070]图11为具有调光隔热保温功能的部分有效结构模式。
[0071]图12为市购二氧化钒粉体(和光化学株式会社制造，纯度99.9%)，通过电子显微镜观察其粒度与形貌如图所示。
【具体实施方式】
[0072]本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，充分利用最新的纳米技术对二氧化钒性能上的提升，同时解决二氧化钒低辐射率(Low-E)性能不足的问题。在此基础上完成了本发明。
[0073]本发明解决的技术问题在于，研制出一种同时具有调光隔热保温功能的透明结构:
[0074]很明显，将低辐射和调光功能结合在一起的节能玻璃，能克服单纯低辐射玻璃和单纯调光玻璃各自的缺点，是目前最为理想的节能玻璃之一。但长期以来，这种玻璃并没有获得实际应用，其主要关键科学技术问题和主要工艺中的难点如下:
[0075]采用磁控溅射法分别制备低辐射涂层和调光涂层的工艺看起来简单，但由于两者沉积温度有较大差异，特别是在沉积调光薄膜时基底温度可达400摄氏度以上，而实际节能玻璃的磁控溅射镀膜工艺大部分是在室温或较低(小于300摄氏度)的基底温度上进行的，用磁控溅射法生产同时具有低辐射涂层和调光涂层的节能玻璃具有成本过高和实际上不具有大面积生产的现实性，特别是由于大部分具有实用性的聚合物基底材料耐热性差，仅利用磁控溅射镀膜工艺无法实现在聚合物材料，如塑料薄膜或有机玻璃板上的节能镀膜。
[0076]本发明的技术构思如下:
[0077]为了充分利用最新的纳米技术对二氧化钒性能上的提升，同时解决二氧化钒低辐射率(Low-E)性能不足的问题，研制出一种同时具有调光隔热保温功能的透明结构，经过广泛研究，采用高性能二氧化钒(含掺杂二氧化钒)纳米粉体涂层和由透明导电体纳米粉体构成的致密涂层或透明导电体的致密薄膜构成一种多层多功能复合涂层结构。这种结构的最大优点在于，由于在理论和实践上都证明了处于分散状态的透明导电体纳米粉体将主要表现为对光热的吸收，而并非所期待的对光热特别是远红外热辐射的高反射特性，本发明在维持二氧化钒纳米粉体涂层对太阳光的优良调节性能的同时，采用透明导电纳米粉体形成分别的致密涂层，或制备透明导电体的致密薄膜与二氧化钒纳米粉体涂层相结合，大大提高了结构的红外低辐射率(Low-E)性能，经过若干实验证明，最终完成了一种新型调光隔热保温结构及其制法与应用的发明。
[0078]本发明的主要技术手段如下:
[0079]本发明描述一种同时具有调光隔热保温功能的透明结构，及其制备方法和应用。结构至少由一层含高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂层，一层含透明导电体纳米粉体或透明导电体薄膜的隔热保温涂层，和透明基材所组成。结构的制法包括用水热法制备高性能二氧化钒纳米粉体，用化学法或物理法制备透明导电体纳米粉体或薄膜，将上述粉体或薄膜涂覆在透明基材的表面并将透明基材复合成为同时具有调光隔热保温功能的透明结构。将上述透明结构用于建筑玻璃可获同时具有调光隔热保温功能的节能窗，用于透明树脂可获得同时具有调光隔热保温功能的节能树脂板或贴膜。
[0080]本发明中，术语“含有”或“包括”表示各种成分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。因此，术语“主要由...组成”和“由...组成”包含在术语“含有”或“包括”中。[0081]如本文所用，所述的“磁控溅射法”除非另有说明，指的是在具有一定真空度的容器中，由高压电场在含有惰性气体(如氩气)或惰性气体与反应性气体(如氧气)的混合气体中产生等离子体，对位于强磁场中的阴极物质(如金属靶)进行离子轰击，将阴极物质溅射并在对面的基材上形成薄膜的近代镀膜方式，广泛用于工业镀膜(如低辐射玻璃镀膜)生产。
[0082]本文中，所述“调光功能”通常是指该透明结构在太阳光波长领域(约为300-2500nm)对光的透过率或/和反射率具有智能性的调节功能，即在气温较高时(如夏天)具有较低的透过率或/和较高的反射率，而在气温较低时(如冬天)具有较高的透过率或/和较低的反射率。显然，这种智能型调节功能用于建筑物窗户等有明显的节能和舒适效果。太阳光太阳光波长领域的透反射率测定可使用周知的分光光谱仪测定样品的分光透反射率光谱，并将该光谱在相应的太阳光谱辐射照度标准曲线上积分获得。
[0083]本文中，所述“隔热保温功能”通常是指该透明结构对波长大于2.5微米的红外热辐射领域(常温物体的热辐射集中在在8-12微米)具有较低的辐射率，可大大降低因物体表面辐射而造成的室内热能向室外的传递，作为窗户时能在气温较低的冬天将暖气有效地保持在室内，达到理想的节能效果。
[0084]本文中，所述“高性能二氧化钒纳米粉体”通常是指至少满足以下条件的该种粉体，I)结晶相为金红石相二氧化钒；2)粉体分散性良好，平均粒径在50纳米以下。本文中，所述“高性能二氧化钒纳米粉体”通常包括单纯二氧化钒纳米粉体，或经少量元素掺杂后的二氧化钒纳米粉体。少量元素(如W，Mo, Nb, Ta等化合价高于4的金属元素)掺杂能有效地调节纳米粉体的相变温度，适应不同地区对不同调节温度的要求。
[0085]本文中，所述“透明导电体纳米粉体”是指在可见光(380_780nm)范围内具有较高的透过率，而在大于780纳米的红外领域具有较高反射率(即较低的辐射率)，并具有较高的导电性能的周知的透明导电材料(如ITO, FTO, ATO, AZO, NTO等氧化铟-氧化锡体系，掺杂氧化锡系列，掺杂氧化锌系列，或掺杂氧化钛)的纳米粉体形态。
[0086]本文中，所述“透明导电体薄膜”是指在可见光(380_780nm)范围内具有较高的透过率，而在大于780纳米的红外领域具有较高反射率(即较低的辐射率)，并具有较高的导电性能的周知的透明导电材料(如ITO，FTO, ATO, AZO, NTO等氧化铟-氧化锡体系，掺杂氧化锡系列，掺杂氧化锌系列，或掺杂氧化钛)的连续薄膜形态。
[0087]本文中，所述“透明结构”具有较靠近室外的“近室外侧”和较靠近室内的“近室内侧”。
[0088]本文中，所述“等效膜厚”是指假设所有的二氧化钒粉体形成均匀致密的平展薄膜时的等效厚度。
[0089]本文中，所述“太阳光调节率”定义为调光层相变前后太阳光透过率之差。
[0090]以下对本发明的各个方面进行详述:
[0091]调光涂层A
[0092]本发明的透明结构包括至少一层含高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂层A。
[0093]含二氧化钒纳米粉体的涂层A，具有温控相变特性，可对太阳光透反射率实现温控自动调节，不用人工能源就有助于实现冬暖夏凉的节能舒适效果。
[0094]二氧化钒纳米粉体可通过水热化学反应等方法形成。在涂覆构成调光层的过程中无需对透明基材进行高温加热处理，因此不但能在玻璃等耐热基材上使用，而且能在树脂等非耐热基材上使用。
[0095]隔热保温涂层B
[0096]本发明的透明结构包括一层(至少一层)含透明导电体纳米粉体或透明导电体薄膜的隔热保温涂层B。
[0097]含透明导电体材料的涂层B，可使用通过化学方法制备的透明导电体纳米粉体涂覆形成致密的涂层，也可使用磁控溅射等物理方法形成透明导电薄膜。
[0098]发明人发现，与分散的颗粒状态主要呈现以吸收为主的光学相应特性相比，致密的纳米涂层和致密的薄膜状态更容易获得以反射为主的红外辐射波段的光学相应(即Low-E效果)，才能获得理想的隔热保温效果。
[0099]透明基材
[0100]本发明的透明基材没有特别限制。特别地，因为在涂覆构成调光层的过程中无需对透明基材进行高温加热处理，因此不但能在玻璃等耐热基材上使用，而且能在树脂等非耐热基材上使用。
[0101]透明结构及其制备方法
[0102](I)透明结构
[0103]本发明提供一种具有调光隔热保温功能的透明结构，所述透明结构包括:
[0104]至少一层含高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂层A，
[0105]一层(至少一层)含透明导电体纳米粉体或透明导电体薄膜的隔热保温涂层B，以及
[0106]透明基材。
[0107]在一个【具体实施方式】中，所述透明结构由上述调光涂层A、隔热保温涂层B以及透明基材组成。
[0108]在一个【具体实施方式】中，所述调光涂层A、隔热保温涂层B位于所述透明基材的同一表面或不同表面。
[0109]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述调光涂层A、隔热保温涂层B依次位于所述透明基材的同一表面，且调光涂层相对隔热保温涂层位于结构的近室外侧。
[0110]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述调光涂层A、隔热保温涂层B依次位于所述透明基材的不同表面，且所述调光涂层A所在的表面相对于所述隔热保温涂层B所在表面而位于所述透明结构的近室外侧。
[0111]在一个【具体实施方式】中，所述调光涂层A、隔热保温涂层B还可以叠加形成多层结构。所述叠加方式可以包括各种形式。例如，可以是所有的调光涂层A(—层以上)、隔热保温涂层B (至少一层或多层)依次位于所述透明基材的同一表面，且调光涂层相对隔热保温涂层位于结构的近室外侧。或者，还可以是所有的所述调光涂层A(至少一层)、隔热保温涂层B (至少一层)依次位于所述透明基材的不同表面，且所述调光涂层A所在的表面相对于所述隔热保温涂层B所在表面而位于所述透明结构的近室外侧。
[0112]在一个【具体实施方式】中，所述调光涂层A、隔热保温涂层B可以叠加形成多层结构。
[0113]将上述涂层A和B制备在至少一片的透明基材上可获得具有调光隔热保温功能的透明结构。含涂层A和涂层B可涂覆在单片透明基材的同一表面或不同表面，或两片透明基材的不同表面，涂层A和B可以叠加形成多层结构，透明基材可适当结合成中空结构，以达到最佳节能舒适效果。例如本发明在图11中列举了若干种(但不限于此)有效的结构形式。
[0114]在本发明的一个【具体实施方式】中，
[0115]所述调光涂层A中的高性能二氧化钒纳米粉体的等效膜厚在IOOnm以内；
[0116]所述隔热保温涂层B的有效厚度控制在100-500纳米之间。
[0117]本发明的【具体实施方式】中，所述调光涂层A中的高性能二氧化钒纳米粉体的等效膜厚在IOOnm以内，以保证透明结构在具有足够的调光性能的同时有所需要的可见光透过率。
[0118]本发明的【具体实施方式】中，所述隔热保温涂层B的有效厚度控制在100-500纳米之间，根据所用透明导电体材料的性能进行适当膜厚调节，保证在获得足够低的红外辐射率的同时，使结构有较大的可见光透过率。
[0119]本发明的【具体实施方式】中，所述透明基材根据不同使用目的按一般规定(如建筑玻璃厚度规定)办理。
[0120]在现有技术中，迄今为止没有出现包含两种涂层在内的节能膜产品。这可能是由于长期缺乏调光材料纳米粉体制备工艺所致。而通常本领域技术人员在生产两种或以上涂层的节能膜产品也会有所顾虑，是否二者彼此削弱而导致性能下降，特别是玻璃制品对采光的要求很高。而最近
【发明者】在纳米调光粉体的制备技术上获得突破，并实现了宏量生产，突破了这一技术瓶颈。满足所需要求的高性能调光纳米粉体，即至少满足I)结晶相为金红石相二氧化钒；2)粉体分散性良好，3)平均粒径在50纳米以下的该种粉体制备工艺的突破，奠定了本发明的基础。
[0121]实验表明，由于两者对太阳光的强烈吸收作用，简单地将低辐射纳米粉体和调光性纳米粉体制备为混合涂料并不能达到所要求的低辐射高调光率的所需性能。本发明则采用了两种方式解决了这个难题:1)预先采用例如磁控溅射法镀制透明导电薄膜，或采用已经镀制上透明导电薄膜的玻璃或透明树脂，再根据本发明所提出的相对位置关系采用涂覆的方法在低温(室温或200°c以下)下涂覆含有调光材料纳米粉体的涂层，实现了低温制备，同时满足了在玻璃上和聚合物基材上的制备要求。在经过两年以上的不懈研发过程，发明人最终在上述若干瓶颈问题上获得了突破，完成了本发明。
[0122]发明人进一步发现，低辐射涂层和调光涂层之间相对位置关系对取得最终节能舒适效果十分重要，而这种相对关系至今并不明确。本发明的优选实施方式则明确了两者之间的位置关系，明确指出，调光涂层必须设置在相对低辐射涂层的近室外侧，两种涂层在满足相对位置的前提下，可以为位于透明基材同一表面的多层膜结构，也可为分别位于透明基材不同表面的单层或多层膜结构。
[0123](2)制备方法
[0124]如本文所用，所述的“化学法”，广义上指的是具有原子间的结合结合与切断，并有新的物质生成的反应，而在本发明中，除非另有说明，仅指在溶液中进行的化学反应，不包括在蒸汽中进行的化学反应如化学气相沉积(CVD)或其他反应过程。
[0125]如本文所用，所述的“水热法”，属于溶液化学反应中的一种，除非另有说明，是指在水的临界点(374°C，22.1MPa)以下的高温高压条件下进行的水热反应，不包括在水的超临界条件下的这种反应。
[0126]本发明提供一种本发明所述的同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制备方法，所述透明结构是通过如下方法制得的:
[0127]提供透明基材；
[0128]提供含有闻性能二氧化I凡纳米粉体的调光涂料；
[0129]提供含有透明导电体纳米粉体的隔热保温涂料；
[0130]将所述含有高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂料和含有透明导电体纳米粉体的隔热保温涂料分别涂覆于所述透明基材上，得到具有调光涂层的透明基材和具有隔热保温涂层的透明基材；
[0131]将所述具有调光涂层的透明基材和具有隔热保温涂层的透明基材复合，得到所述同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构。
[0132]本文中，所述“复合”方式根据所需产品进行，例如根据图11的结构进行调整。
[0133]在【具体实施方式】中，当隔热保温涂层B为含有透明导电体纳米粉体的隔热保温涂层B时，
[0134]所述方法包括如下步骤:
[0135]以水热法制备高性能二氧化钒纳米粉体；
`[0136]以化学法制备透明导电体纳米粉体；
[0137]将上述纳米粉体分别涂覆于透明基材的表面(通常制备成涂料形式)；
[0138]将透明基材复合成同时具有调光隔热保温功能的透明结构。
[0139]本发明另外提供一种本发明所述的同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制备方法，所述透明结构是通过如下方法制得的:
[0140]提供设有透明导电体薄膜的隔热保温涂层的透明基材；
[0141]提供含有高性能二氧化钒纳米粉体的涂料；
[0142]将所述含有二氧化钒纳米粉体的涂料涂覆于所述透明基材上，得到具有调光涂层和隔热保温涂层的透明基材；
[0143]将所述具有调光涂层和隔热保温涂层的透明基材复合，得到同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构。
[0144]本文中，所述“复合”方式根据所需产品进行，例如根据图11的结构进行调整。
[0145]在【具体实施方式】中，当隔热保温涂层B为含有透明导电体薄膜的隔热保温涂层B时，
[0146]包括如下步骤:
[0147]用磁控溅射法在透明基材上镀制透明导电体薄膜；
[0148]以水热法制备高性能二氧化钒纳米粉体；
[0149]将所述二氧化钒纳米粉体涂敷在透明基材的表面；
[0150]将所述透明基材复合成同时具有调光隔热保温功能的透明结构。
[0151]本发明的具有调光隔热保温功能的透明结构可通过(但不限于)如下方法制备:
[0152]1.以水热法制备二氧化钒(含掺杂二氧化钒)纳米粉体和涂料；
[0153]2.以化学法制备透明导电体纳米粉体和涂料；[0154]3.将上述涂料按设计顺序涂覆在透明基材的表面，
[0155]4.将透明基材复合成同时具有调光隔热保温功能的透明结构。
[0156]其中以水热法制备二氧化钒(含掺杂二氧化钒)纳米粉体和涂料的步骤包括(但不限于):
[0157]1.配制一定比例钒化合物和还原剂的水分散液，钒化合物可以为(但不限于)五氧化二钒(V2O5)和偏钒酸铵(NH4VO3)中的一种或两种，还原剂为(但不限于)肼(N2H4)或其水合物，可根据需要任选的在分散液中加入各种掺杂元素如(但不限于)钨以调节相变?生倉泛;
[0158]2.将上述水分散液装入水热反应釜密封，在220_300°C保持5分钟~72小时；
[0159]3.经上述反应获得二氧化钒(含掺杂二氧化钒)纳米粉体水分散液；
[0160]4.将上述纳米粉体的水分散液经离心或过滤或冷冻干燥等方法分离获二氧化钒(含掺杂二氧化钒)纳米粉体；将纳米粉体分散于水或有机溶液中获二氧化钒(含掺杂二氧化钒)纳米涂料。为保证涂料的分散和涂覆性能，可加入酸碱等PH调节剂或表面活性剂或有机物等。
[0161]以化学法制备透明导电体(但不限于)ITO纳米粉体和涂料的步骤如下。
[0162]称取一定重量的乙酰丙酮铟(In(acac)3)、二氯乙酰丙酮锡(Sn(acac)2Cl2)和油胺，混合(例如在三颈烧瓶(250ml)中)，并在氮气气氛下加热到250±30°C保温5±2小时。在加热过程中前驱物逐渐溶解同 时随着纳米微晶的形成，溶液变为深蓝绿色。
[0163]使所获溶液中的产物沉淀出来(例如通过加入酒精)。反应产物经离心后取沉淀物超声分散(例如在己烷中进行)。上述步骤反复进行多遍。
[0164]最后进行后处理。例如，放在己烷和辛烷1:1±0.2的溶液中，加入微量的油胺和油酸作为表面活性剂即获得稳定的ITO纳米颗粒分散液。将上述分散液经沉淀和真空干燥并在250±°C°C氮气中热处理后得到结晶性良好的ITO纳米粉体。
[0165]本发明中的透明导电物质涂层也可通过(但不限于)磁控溅射等物理方法镀制而成，也可通过市场预购适宜的透明导薄膜电玻璃或透明导薄膜树脂制品。与分散的微粒子形态相比，连续致密的透明导电薄膜具有更高的红外反射性能，可获得更好的隔热保温效果O
[0166]以磁控溅射法在透明衬底上制备透明导电体(如ΑΖ0)薄膜的步骤包括(但不限于):
[0167]准备AZO靶材置于磁控溅射仪的阴极；
[0168]准备并清洗透明衬底，送入溅射室成膜位置，并将衬底加热至所定温度保持；
[0169]予抽真空至KT4Pa以下，通入氩气并保持在IPa左右(例如上下浮动10%)；
[0170]在AZO阴极上印加DC电力进行等离子放电，在予溅射一定时间后打开衬底遮板在衬底上溅射成膜并保持溅射过程到所定膜厚，在透明衬底上获得所定膜厚的AZO薄膜。
[0171]镀膜过程在较低的基材温度(200°C或以下)进行时，可以在透明树脂基材上成膜。
[0172]制品和用途
[0173]本发明还提供一种含有所述的具有调光隔热保温功能的透明结构的制品。
[0174]在一个【具体实施方式】中，所述制品为节能玻璃制品或是节能树脂制品。[0175]显而易见，将本发明的透明结构用于建筑玻璃可获同时具有调光隔热保温功能的节能窗，用于透明树脂可获得同时具有调光隔热保温功能的节能树脂板或贴膜。
[0176]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述制品的性能为:
[0177]远红外辐射率不大于0.5，可见光透过率为5%_50%，调光层相变温度在20_68°C之间，太阳光调节率不小于5%;
[0178]远红外辐射率与太阳光调节率的测定依照相应测定标准分别用红外分光光谱仪和紫外-可见-近红外分光光谱仪按测定标准测定。
[0179]本发明还提供一种所述的透明结构在调光隔热保温领域的应用。
[0180]如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
[0181]上述合成方法只是本发明部分化合物的合成路线，根据上述例子，本领域技术人员可以通过调整不同的方法来合成本发明的其他化合物，或者，本领域技术人员根据现有公知技术可以合成本发明的化合物。合成的化合物可以进一步通过柱色谱法、高效液相色谱法或结晶等方式进一步纯化。本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而目是显而易见的。
[0182]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所述的聚合物分子量为数均分子量。
[0183]除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
[0184]试验方法:
[0185]利用XRD，SEM, TEM等对所获纳米粉体及薄膜的结晶性和微结构进行了表征，用分光光度计对涂层和结构的光学性能进行评价，使用可加热式分光光度计在室温(20°C)和高温(60°C )状态下对结构的调光性能进行了评价。
[0186]实施例1，
[0187]I)制备钨掺杂二氧化钒纳米粉体和涂层
[0188]将1.3g五氧化二钒(V2O5,和光纯药公司制特级试药)和H2WO3 (W: V比为1%)加入40mL过氧化氢10%重量比的水溶液中，持续搅拌2-4小时，获得茶色透明溶胶。
[0189]在上述溶胶中缓慢滴入5%重量比的水合肼(N2H4-H2O)水溶液，同时测定溶液pH值，直至pH值达到4-5之间时(本实验中pH值为4.2)停止滴入；将上述溶液置于聚四氟乙烯内衬水热反应釜中，在270°C加热24小时。
[0190]将反应釜冷却后取出液相生成物，获得钨掺杂二氧化钒纳米粉体的反应物分散液。将反应物分散液经过滤，洗净，干燥后获得钨掺杂二氧化钒纳米粉体。
[0191]将钨掺杂二氧化钒纳米粉体均匀涂覆在市场购买的高透明度双面胶带的表面，并将双面胶带粘贴于适当大小(约25x25mm，厚度Imm)的普通玻璃片上。用带有加热附件的分光光度计在低温(20°C )和高温(60°C )状态下测定了分光透过率光谱。以贴有空白双面胶带的空白玻璃片作为标准对热致变色玻璃的光学性能进行了校正。
[0192]将钨掺杂二氧化钒纳米粉体均匀涂覆在市场购买的高透明度双面胶带的表面，将双面胶带粘贴于适当大小(约25x25mm，厚度Imm)的市售透明导电玻璃或透明导电树脂膜上，获得同时具有调光和透明导电体性能的结构。
[0193]图1为钨掺杂二氧化钒纳米粉体的SEM和TEM电镜照片，表现为分散性良好，平均粒径约在40nm左右的纳米微晶。
[0194]图2为钨掺杂二氧化钒纳米粉体包覆后的V02纳米粉体涂层的光学性能。涂层在波长550nm处的透过率为62%，显示了对可见光的良好透过率特性；而在高温(60°C )和低温(20°C )状况下在波长1500nm处的红外线调节率超过40%，显示了对太阳光中特别是红外线的的良好调节率。将波长固定于2000nm的红外波段，以5°C /分的升降温速度获取红外透过率的温度变化图谱，其升温曲线上的相变温度为32°C。
[0195]2)制备ITO纳米粉体和涂层
[0196]称取一定重量的乙酰丙酮铟(In(acac)3)、二氯乙酰丙酮锡(Sn (acac) 2C12)和油胺，在三颈烧瓶(250ml)中混合，并在氮气气氛下加热到250°C保温5小时。在加热过程中前驱物逐渐溶解同时随着纳米微晶的形成，溶液变为深蓝绿色。
[0197]加入酒精使所获溶液中的产物沉淀出来。反应产物经离心后取沉淀物在己烷中超声分散。上述步骤反复进行多遍，最后放在己烷和辛烷1:1的溶液中，加入微量的油胺和油酸作为表面活性剂即获得稳定的ITO纳米颗粒分散液。将上述分散液经沉淀和真空干燥并在250°C氮气中热处理后得到结晶性良好的ITO纳米粉体。
[0198]将ITO纳米粉体均匀涂覆在市场购买的高透明度双面胶带的表面，并将双面胶带粘贴于适当大小(约25x25mm，厚度Imm)的普通玻璃片上。用分光光度计测定了分光透过
率光谱。
[0199]图3为ITO纳米粉体的SEM和TEM电镜照片，表现为分散性良好，平均粒径约在IOnm左右的纳米微晶。
[0200]图4为ITO纳米粉体涂层的分光透过率谱。在可见光有较高的透过率，在红外波段则由于呈现金属状态而具有较低的透过率。
[0201]3)制备同时具有调光隔热保温功能的透明结构
[0202]将上述钨掺杂二氧化钒纳米粉体和ITO纳米粉体分别涂敷在透明双面胶带上，并分别将另一面贴附在一枚普通玻璃的内外表面上，获得同时具有调光隔热保温功能的透明结构。
[0203]图5为上述透明结构的光学性能。在高温(60°C )和低温(20°C )状况下显示了对太阳光透过的良好调节率(左)，同时结构在红外波段的反射率(Low-Ε性能)也获得明显提闻。
[0204]实施例2，(不同掺杂元素，不同合成方式获得掺杂二氧化钒纳米粉体)
[0205]I)制备钥掺杂二氧化钒纳米粉体和涂层
[0206]将2.0g偏钒酸铵(NH4VO3,和光纯药公司制特级试药)和0.05gMo03 (和光纯药公司制特级试药)加入至40mL水溶液中，持续搅拌4小时；在上述悬池液中缓慢滴入5%重量比的水合肼(N2H4-H2O)水溶液，同时测定溶液pH值，直至pH值达到9-9.5之间时(本实验中pH值为9.4)停止滴入；将上述溶液置于聚四氟乙烯内衬水热反应釜中，在270°C加热24小时。
[0207]将反应釜冷却后取出液相生成物，获得钥掺杂二氧化钒纳米粉体的反应物分散液。将反应物分散液经过滤，洗净，干燥后获得钥掺杂二氧化钒纳米粉体。
[0208]将钥掺杂二氧化钒纳米粉体均匀涂覆在市场购买的高透明度双面胶带的表面，并将双面胶带粘贴于适当大小(约25x25mm，厚度Imm)的普通玻璃片上。用带有加热附件的分光光度计在低温(20°C )和高温(60°C )状态下测定了分光透过率光谱。以贴有空白双面胶带的空白玻璃片作为标准对热致变色玻璃的光学性能进行了校正。涂层在波长550nm处的透过率为59%，而在1500nm处的红外线调节率为38%，相变温度为38°C。测定结果与图2钨掺杂样品非常类似，表明钨以外掺杂元素利用的可能性。
[0209]实施例3，
[0210]将实施例1所获钨掺杂二氧化钒涂层的透明双面胶带贴于市售一种低电阻率ITO透明树脂膜上构成复合结构，并测定了结构的分光透过率(图6左)和红外反射率(同右)。在高温(60°C )和低温(20°C )状况下显示了对太阳光波段的良好调节率，同时在红外波段具有非常高(85%)的反射率，呈现了优良的Low-E特性。
[0211]实施例4，
[0212]将实施例1所获钨掺杂二氧化钒涂层的透明双面胶带贴于透明玻璃上，与一种市售透明导电玻璃(日本NSG公司用CVD法制造的NESA玻璃)构成具有双层玻璃的中空结构，并测定了结构的分光透过率(图7左)和导电玻璃表面的红外反射率(同右)。结构在在高温(60°C )和低温(20°C )状况下显示了对太阳光波段的良好调节率，同时在红外波段具有非常高(接近90%)的反射率，呈现了及其优良的Low-E特性。
[0213]实施例5，
[0214]使用日本ULVAC公司制造的磁控溅射仪(ACS4000型)在玻璃衬底上镀制透明导电膜，其主要步骤如下:
[0215]准备ATO靶材(2英寸)并置于磁控溅射仪的阴极；
[0216]准备并清洗普通玻璃衬底(25mm x 25mm x 1mm)，送入溅射室成膜位置，并将衬底加热至250°C保持；
[0217]予抽真空至10_4Pa以下，通入氩气并保持在IPa ；
[0218]在AZO阴极上印加DC电力IOOW进行溅射，保持一定溅射时间后在玻璃衬底上获得AZO透明导电薄膜(膜厚约360nm)。
[0219]将实施例1所获钨掺杂二氧化钒涂层的透明双面胶带贴于上述所制备的透明导电玻璃上上构成具有双面涂层的玻璃结构，并测定了结构的分光透过率(图8左)和玻璃AZO薄膜表面的红外反射率(同右)。结构在在高温(60°C )和低温(20°C )状况下显示了对太阳光波段的良好调节率，同时在红外波段具有非常高(超过90%)的反射率，呈现了极为优良的Low-E特性。
[0220]比较例1，
[0221]将实施例1所获钨掺杂二氧化钒涂层的透明双面胶带贴于透明玻璃上，测定了结构二氧化钒涂层表面的红外反射率(图9)。结构在高温(60°C )和低温(20°C )状况下显示了对太阳光波段上的良好调节率，但在远红外波段(10微米左右)不具有高的反射率。
[0222]结论:仅使用调光涂层，无法获得较好的低辐射，即良好的保温隔热功能。
[0223]对比例2，
[0224]将实施例1所获钨掺杂二氧化钒纳米粉体和ITO纳米粉体按50:50重量百分比在乙醇中经超声波均匀混合干燥后，经干式涂覆法涂覆于透明双面胶带上，将双面胶带另一面粘贴于透明普通玻璃上，获得含有二氧化钒纳米粉体和ITO纳米粉体的透明混合涂层结构，并测定了结构的分光透过率(图10左)和涂层表面的红外反射率(同右)。结构在在高温(60°C )和低温(20°C )状况下显示了对太阳光波段的良好调节率，但在远红外波段(10微米左右)不具有闻的反射率。
[0225]结论:如果仅仅将两者的纳米粉体混合并涂敷成膜，并不能在调光的同时获得较好的低辐射作用。
[0226]实施例6，
[0227]I)制备无掺杂二氧化钒纳米粉体和涂层
[0228]将2.5g硫酸氧钒水合物(VOSO4XH2O,上海华亭化工厂有限公司制，纯度98%，VOSO4质量分数约为68%)加至40mL水中搅拌30分钟配成蓝色透明溶液。
[0229]在上述溶液中边搅拌边缓慢滴入氢氧化铵(NH4OH,国药集团化学试剂有限公司制，NH3含量为25-28%)，同时测量溶液的pH值至7-9 (本实验测定pH值为7.2)时停止滴入。
[0230]将上述溶液置于聚四氟乙烯内衬水热反应釜中，在270°C加热24小时。
[0231]将反应釜冷却后取出液相生成物，获得无掺杂二氧化钒纳米粉体的反应物分散液。将反应物分散液经过滤，洗净，干燥后获得无掺杂二氧化钒纳米粉体。
[0232]将二氧化钒纳米粉体均匀涂覆在市场购买的高透明度双面胶带的表面，并将双面胶带粘贴于适当大小(约25x25mm，厚度Imm)的普通玻璃片上。用带有加热附件的分光光度计在低温(20°C )和高温(80°C )状态下测定了分光透过率光谱。以贴有空白双面胶带的空白玻璃片作为标准对热致变色玻璃的光学性能进行了校正。涂层在波长550nm处的透过率为64%，而在1500nm处的红外线调节率为43%，测定光谱形貌与图2钨掺杂样品极为类似，但由于没有掺杂，相变温度为64°C，更接近二氧化钒单结晶的相变温度值。
[0233]与实施例1和2比较，实施例6具有较高的相变温度和较好的可见光透过率和红外线调节能力。通过改变材料体系和掺杂浓度，我们可以根据需要获得不同相变温度和不同调光性能的二氧化钒纳米粉体。
[0234]比较例I
[0235]从市场购进二氧化钒粉体(和光化学株式会社制造，纯度99.9%)，通过电子显微镜观察其粒度与形貌如图(12)所示，为粒度数微米至数十位米的粒度分布极不均匀的粉体。
[0236]将二氧化钒纳米粉体均匀涂覆在市场购买的高透明度双面胶带的表面，并将双面胶带粘贴于适当大小(约25x25mm，厚度Imm)的普通玻璃片上。用带有加热附件的分光光度计在低温(20°C )和高温(80°C )状态下测定了分光透过率光谱。以贴有空白双面胶带的空白玻璃片作为标准对热致变色玻璃的光学性能进行了校正。
[0237]涂层在波长550nm处的透过率仅有15%并且透过率不随温度变化而变化；而在1500nm处的红外线调节率也非常小几乎可以忽略不计。由于高低温透过率几乎没有变化，无法测定相变温度。出现上述结果的原因初步认为是，由于市场购买的二氧化钒粒径过大，导致光线再通过粒子时几乎全部被吸收，以至在透过性能上几乎无法反映出相变调光特性。由于在市场上无法购买到合适的二氧化钒纳米粉体，这也间接验证了本发明使用高性能二氧化钒纳米粉体的必要性和新颖性。
[0238]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
[0239]在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构，其中，所述透明结构包括: 至少一层含高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂层A， 至少一层含透明导电体纳米粉体或透明导电体薄膜的隔热保温涂层B，以及 透明基材。
2.如权利要求1所述的透明结构，其特征在于，所述调光涂层A、隔热保温涂层B依次位于所述透明基材的同一表面，且调光涂层相对隔热保温涂层位于结构的近室外侧。
3.如权利要求1所述的透明结构，其特征在于，所述调光涂层A、隔热保温涂层B依次位于所述透明基材的不同表面，且所述调光涂层A所在的表面相对于所述隔热保温涂层B所在表面而位于所述透明结构的近室外侧。
4.如权利要求1所述的透明结构，其特征在于: 所述调光涂层A中的高性能二氧化钒纳米粉体的等效膜厚在IOOnm以内； 所述隔热保温涂层B的有效厚度控制在100-500纳米之间。
5.一种如权利要求1所述的同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制备方法，其特征在于，所述透明结构是通过如下方法制得的: 提供透明基材； 提供含有闻性能~ 氧化f凡纳米粉体的调光涂料； 提供含有透明导电体纳米粉体的隔热保温涂料； 将所述含有高性能二氧化钒纳米粉体的调光涂料和含有透明导电体纳米粉体的隔热保温涂料分别涂覆于所述透明基材上，得到具有调光涂层的透明基材和具有隔热保温涂层的透明基材； 将所述具有调光涂层的透明基材和具有隔热保温涂层的透明基材复合，得到所述同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构。
6.一种如权利要求1所述的同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制备方法，其特征在于，所述透明结构是通过如下方法制得的: 提供设有透明导电体薄膜的隔热保温涂层的透明基材； 提供含有高性能二氧化钒纳米粉体的涂料; 将所述含有二氧化钒纳米粉体的涂料涂覆于所述透明基材上，得到具有调光涂层和隔热保温涂层的透明基材； 将所述具有调光涂层和隔热保温涂层的透明基材复合，得到同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构。
7.一种含有如权利要求1所述的同时具有调光功能与隔热保温功能的透明结构的制品O
8.如权利要求7所述的制品，其特征在于，所述制品为节能玻璃制品或是节能树脂制品O
9.如权利要求7所述的制品，其特征在于，所述制品的性能为: 远红外辐射率不大于0.5，可见光透过率为5%-50%，调光层相变温度在20-68°C之间，太阳光调节率不小于5% ； 远红外辐射率与太阳光调节率的测定依照相应测定标准分别用红外分光光谱仪和紫外-可见-近红外分光光谱仪按测定标准测定。
10.一种如权利要求1所述的透明结构在同时具有调光功能与隔热保温功能的材料或制品领域的应用 。
【文档编号】B32B33/00GK103770423SQ201210405485
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】金平实, 罗宏杰, 李绍唐, 高彦峰 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所