一种高效透过290-305nm紫外线及可见光并阻隔其它波长太阳光的玻璃及其应用

本发明属于玻璃材料制备领域，具体涉及一种高效透过290-305nm紫外线及可见光并阻隔其它波长太阳光的玻璃及其应用。

背景技术：

1、日光浴对于人来说，具有促进体内新陈代谢，增强体内钙和磷的吸收，刺激血管扩张，血流加炔，改善皮肤和组织的营养状况及提高免疫能力等增进健康，延缓衰老的作用。但是，太阳光是由可见光部分(400～780nm)，波长大于可见光的红外线(>780nm)和小于可见光的紫外线(<400nm)组成的。在全部太阳辐射能中，可见光区占太阳辐射总能量的约50％，红外区占约43％，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7％。紫外线中，又分为远紫外线即uvc(波长100-280nm),中波紫外线即uvb(波长280-315nm)及长波紫外线即uva((波长315-400nm)。

2、其中远紫外线uvc基本被地球大气层吸收掉，到达地面的量非常微弱，对人体不能产生直接作用，而可到达地球表面能照射到人体的中波紫外线uvb和长波紫外线uva，则会对人体产生较强的生理生化作用。其中，中波紫外线uvb中的290-305nm波段，对保持人的健康和支持生长发育上具有重要作用。人体骨骼生长、体内维生素d合成、预防贫血和肺结核都主要靠这个波段的紫外线。可以说人体内的维生素d只有不到10％来源于食物，大部分源于这个波段的紫外线照射。所以这个波段的紫外线被称为“健康线”。而中波紫外线uvb的其它波段以及长波紫外线uva，则对人体主要产生伤害作用，包括使皮肤灼伤、松弛、老化、氧化应激皮炎，甚至出现肿块、癌变，还可能导致眼睛的玻璃体混浊、产生白内障，使人体免疫力降低等，此波段还被称为晒黑波段。

3、太阳光的可见光部分由于光能量较少，所以除开其蓝光部分会引起皮肤的色素沉着以及通过视觉通路影响大脑中的生物钟节律外，对人体基本没有什么不良作用而主要是良好作用，特别是对皮肤有很好的养护作用。太阳光的红外线部分，主要对人体产生温热效应。其远红外线(波长4～14μm)对人体是有益的，但近红外线(波长780nm～1.5μm)及中红外线(波长1.5～4μm)在辐射量大时会使皮肤温度升高、毛细血管扩张、充血和增加表皮水分蒸发等，从而直接对皮肤造成不良影响。其主要表现为红色丘疹、皮肤过早衰老和色素紊乱。此外，还会导致视力下降、角膜溃疡等症状。

4、所以，进行日光浴一般不建议直接将身体裸露在日光下进行，而是最好在对阳光中的紫外线与红外线有所阻隔衰减的情况下进行。可是，一般的玻璃是基本不能透过uvb中波紫外线而只能透过波长315至400nm的长波紫外线uva。如上所述，uva长波紫外线会对表皮部位的黑色素起作用，因此也被称做晒黑段。所以，由普通玻璃建成的玻璃房不但不能起到保健作用，还具有不良作用。为此，人们也曾尝试发展一些能透过uvb中波紫外线的玻璃，比如发明专利cn202110160462.x“透中波紫外线的玻璃及其制备方法和应用”以及《中国激光》1995年vo.a22,no.9报道的“高折射率透紫外线玻璃”。但是，这些玻璃虽然能透过uvb中波紫外线，但它们均无选择地透过所有uvb波段的紫外线，包括对人体可造成皮肤灼伤，松弛、老化，肿块、癌变的280-290nm，以及305-315nm波段的uvb，而且，它们对“晒黑段”uva更是没有什么阻隔。因此，这样的玻璃虽然能提供某些有益的紫外线照射，但其它有害的紫外线作用太强了，所以便与在日光下裸晒的效果几乎相当。迄今为止，还未见报道有可选择性地仅高透过率透过对人体有益的290 -305nm紫外线和可见光，而大部隔阻对人体有害的其它uvb波段及uva段紫外光的玻璃。

技术实现思路

1、为了克服以上现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效透过290 -305nm紫外线及可见光并大部阻隔其它波长太阳光的玻璃，可大部隔阻有害的紫外光波段以及近、中红外线，并将有害紫外线经过下转换效应转换成有益的可见光。

2、本发明还公开了一种高效透过290 -305nm紫外线及可见光并大部阻隔其它波长太阳光的玻璃的应用。

3、本发明的目的通过以下的技术方案实现：

4、方案一，一种高效透过290 -305nm紫外线及可见光并阻隔其它波长太阳光的玻璃，所述玻璃的组成按重量百分比包括：

5、

6、以及掺杂0.5 -5mol％的稀土元素镝。

7、进一步的，所述玻璃对于波长短于280nm的光阻断，对波长为280-290nm的光透过率为20-30％，对波长为290-305nm的光透过率为80-90％，对波长为305-400nm的光透过率为25-35％，对波长为400-780nm的可见光透过率为80-90％，对波长为790-2000nm的红外光透过率为30-40％。

8、方案二，一种高效透过290 -305nm紫外线及可见光并阻隔其它波长太阳光的玻璃，由玻璃基材和镝膜层组成，包括以下步骤：

9、(1)、制备所述玻璃基材，所述玻璃基材的组成按重量百分比包括：

10、

11、(2)、在上述制备得到的玻璃基材表面镀上镝膜层。

12、进一步的，所述镝膜层的厚度为0.2-0.5μm。

13、进一步的，所述玻璃基材加厚度为0.2-0.5μm的镝膜层对于波长短于280nm的光基本阻断，对波长为280-290nm的光透过率为20-30％，对波长为290-305nm的光透过率为75-85％，对波长为305-400nm的光透过率为20-30％，对波长为400-780nm的可见光透过率为85-93％，对波长为790-2000nm的红外光透过率为30-40％。

14、一种高效透过290-305nm紫外线及可见光并阻隔其它波长太阳光的玻璃的应用，可应用于需要选择性透过具有可助于人体维生素d合成与康养作用的有益紫外线和可见光的居家玻璃窗、玻璃天花板、露天泳池玻璃盖板、日光浴玻璃房、光学仪器与设备、发光器具以及需要采用紫外线进行治疗的医疗器械。

15、本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：

16、本发明公开的保健康养玻璃，可选择性地高透过率透过对人体内维生素d合成起重要作用的290-305nm中波紫外线uvb和对人体从精神到皮肤都有养护康美效果的可见光，大部阻隔对人体有伤害或不良作用的其它uvb中波紫外线、uva长波紫外线以及会引起热致皮肤失水干裂、衰老以致灼伤的近、中波红外线。根据本发明配比，具有三氧化二硼、氧化钡、二氧化硅等组分制备而成的玻璃，可以透过波长>285nm的uvb及uva紫外线。而氧化锌则能较强吸收波长为300-400nm的紫外线，稀土元素镝则具有将波长为330-460nm的紫外光通过下转换效应转化为可见光的能力。氧化锌和稀土元素镝同时作用，可大部阻隔有害的波长为305-400nm的uvb及uva紫外线。

17、在阻隔对人体有伤害或不良作用的其它uvb中波紫外线和uva长波紫外线的同时，通过稀土元素镝的下转换效应，可将有害的紫外线转换成对人体有利的可见光，使对人体从精神到皮肤都起养护康美作用的可见光得到增强。通过本发明的保健康养玻璃进行日光浴，可对人体产生良好的光生物学效应。所选择性透过的290-305nm中波紫外线可促进人体体内维生素d合成、骨骼生长、防治贫血、肺结核、骨质疏松和软化，促进儿童发育生长、防止儿童佝偻病发生。而被增强的长波可见光可促进人体血液循环，加强免疫球蛋白的生成，安定和放松神经，增加皮肤弹性、舒展皱纹、妊娠纹、延缓皮肤老化。还因阻隔了有害的uva等紫外线，所以不会被晒黑，更不用担心有害紫外线的致癌作用。而且因为也大大减弱了近、中波红外线，所以不会产生因红外线生热造成的燥热感，以及红外线温热效应引起的皮肤失水干燥，红色丘疹、皮肤过早衰老和色素紊乱等问题。本发明的保健康养玻璃，可广泛用于制备各种日光浴玻璃屋及敷设在住家阳台、落地窗等，使之成为人民大众特别是老人、孕妇和儿童进行日光浴的有力帮助，便于他们在居家情况下都可方便地享受能有有益紫外线合成维生素d的日光浴，促进身体健康，同时又不用担心通常裸晒日光浴那样既可能有紫外线伤害、且被晒黑、晒热难受等不良作用。

18、本发明的保健康养玻璃，制备方法简单，易于操作。且化学稳定性好，不易氧化和老化，并有较强的机械强度、结构简单、稳定性好和具有不易氧化和老化的特点。不但可广泛应用于建造日光浴玻璃房，居家玻璃窗、玻璃天花板、露天泳池玻璃盖(房)等，还可用于需要选择性透过有益紫外线和可见光的有关光学仪器和设备，需要采用相关特定紫外线进行治疗的医疗器械，以及发射相关特定波长光线的发光器具等，有非常良好的市场发展前景。