一种智能动态颜色可调节Low‑E玻璃的制作方法

本发明涉及一种low-e玻璃。

背景技术：

随着能源问题的日益严峻，节能减排已受到人们的广泛关注。我国建筑能耗量逐年上升，目前已占全国总能耗的32％。为了减少能源的消耗，低碳经济模式已在我国展开实施，建筑节能是低碳经济模式的重要组成部分之一。门窗在建筑能耗中的损失高达51％，通过提高门窗上玻璃的隔热保温效果，可以降低建筑能耗，目前我国的节能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃、low-e玻璃(低辐射玻璃)及贴膜玻璃等，其中low-e玻璃覆盖率较广。

以介质层/金属/介质层构成的多层复合low-e玻璃是目前世界上使用最为广泛的低辐射玻璃，其膜层材料通常采用真空磁控溅射法制得。金属层多选用银作为反射材料，介质层则具有多样性，如sio2、tio2、sno2等，可起到减反、增透的作用，还可防止金属层被氧化、腐蚀等。其中sio2膜密度为2.1g/cm³，折射率较小，抗磨且耐腐蚀，是一种重要的介质膜。然而，这种低辐射玻璃辐射态固定、颜色固定、无法根据周围气候环境变化及个人需要进行人为调节。因此现有low-e玻璃辐射率值固定，范围在0.1-0.3之间，颜色单一不能任意调控。

技术实现要素：

本发明目的是要解决现有low-e玻璃辐射率值固定，颜色单一不能任意调控的问题，而提供一种智能动态颜色可调节low-e玻璃。

一种智能动态颜色可调节low-e玻璃，它利用附着sio2有序单层膜ito玻璃、电解质层薄膜和干净ito玻璃按三明治结构组装而成，且智能动态颜色可调节low-e玻璃的四周利用固化胶密封，所述智能动态颜色可调节low-e玻璃中电解质层薄膜放置附着sio2有序单层膜ito玻璃和干净ito玻璃中间，且附着sio2有序单层膜ito玻璃的附着sio2有序单层膜一侧与干净ito玻璃的导电一侧对向放置。

本发明优点：

一、本发明一种智能动态颜色可调节low-e玻璃发展前景广阔，具有颜色动态可调节的low-e玻璃可以满足人们的个性化需求，可根据用户的需要自行调节。

二、本发明改变low-e玻璃介质层、反射层的形貌，实现电致变色与低辐射玻璃的双重结合。实施方案简单易行，实用性强。

三、当本发明一种智能动态颜色可调节low-e玻璃施加的恒定电压在-0.2～-1.0v时，随着沉积时间的增加，玻璃可从粉色过渡为蓝色。当施加反向电压，将逐渐褪色为无色。当本发明一种智能动态颜色可调节low-e玻璃施加恒定电压在-1.2～-2.0v时，随着沉积时间的增加，玻璃可从黄色过渡红色再转变为粉色，施加反向电压后，会逐渐褪色为无色。因此本发明一种智能动态颜色可调节low-e玻璃是实现动态颜色可调节的low-e玻璃。

四、本发明解决现有low-e玻璃辐射率值不能任意调控，且不能实现动态颜色调节的问题，本发明利用贵金属纳米粒子的lspr性能调控辐射率的方法，其辐射率调节范围为0.10～0.30，且引入sio2有序单层薄膜提高了玻璃的使用寿命和可见光波段透过率，循环寿命：从10圈提高到1000圈，可见光波段透过率达到80％。

附图说明

图1是本发明一种智能动态颜色可调节low-e玻璃结构示意图，图中1表示干净ito玻璃，2表示电解质层薄膜，3表示附着sio2有序单层膜ito玻璃，3-1表示sio2有序单层膜；

图2是本发明一种智能动态颜色可调节low-e玻璃着色后结构示意图，图中1表示干净ito玻璃，2表示电解质层薄膜，3表示附着sio2有序单层膜ito玻璃，3-1表示sio2有序单层膜；3-2表示纳米银层。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种智能动态颜色可调节low-e玻璃，它利用附着sio2有序单层膜ito玻璃、电解质层薄膜和干净ito玻璃按三明治结构组装而成，且智能动态颜色可调节low-e玻璃的四周利用固化胶密封，所述智能动态颜色可调节low-e玻璃中电解质层薄膜放置附着sio2有序单层膜ito玻璃和干净ito玻璃中间，且附着sio2有序单层膜ito玻璃的附着sio2有序单层膜一侧与干净ito玻璃的导电一侧对向放置。

由于贵金属纳米材料特殊的表面等离子体共振性质，通过控制贵金属纳米材料的尺寸形貌可以控制其宏观颜色发生变化。本实施方式在low-e玻璃的基础上，改变玻璃表面金属层的微观形貌，并引入单层纳米sio2为模板，在基底上沉积贵金属纳米颗粒，制作成具有动态颜色可调控的low-e玻璃。贵金属颗粒由于特殊的表面等离子体共振性质，通过控制其微观形貌即可控制玻璃颜色，同时由于其在红外波段具有较强的反射性能，可满足辐射率变化的要求。sio2层的引入不仅可以作为low-e玻璃的介质层，还可以减少反射、提高可见光的透射率，同时单层sio2模板形成的微观结构可以防止贵金属层在反复变色过程中，由于溶解/沉积不完全而造成的大面积聚集，提高使用寿命。引入单层sio2模板后，玻璃颜色不仅更加清晰透彻，同时玻璃的循环性能也将大幅提高。此类玻璃可根据人们对周围气候环境变化及个人需求自行调控。

本实施方式一种智能动态颜色可调节low-e玻璃发展前景广阔，具有颜色动态可调节的low-e玻璃可以满足人们的个性化需求，可根据用户的需要自行调节。

本实施方式改变low-e玻璃介质层、反射层的形貌，实现电致变色与低辐射玻璃的双重结合。实施方案简单易行，实用性强。

当本实施方式一种智能动态颜色可调节low-e玻璃施加的恒定电压在-0.2～-1.0v时，随着沉积时间的增加，玻璃可从粉色过渡为蓝色。当施加反向电压，将逐渐褪色为无色。当本实施方式一种智能动态颜色可调节low-e玻璃施加恒定电压在-1.2～-2.0v时，随着沉积时间的增加，玻璃可从黄色过渡红色再转变为粉色，施加反向电压后，会逐渐褪色为无色。因此本实施方式一种智能动态颜色可调节low-e玻璃是实现动态颜色可调节的low-e玻璃。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的附着sio2有序单层膜ito玻璃是按以下步骤制备的：

①、依次利用甲醇、丙酮和超纯水对ito玻璃进行超声清洗，然后用氮气吹干，得到干净ito玻璃；

②、将粒径为50nm～600nm的二氧化硅微球分散于乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液中，得到含二氧化硅微球分散液，将含二氧化硅微球分散液滴于水表面，静置至二氧化硅微球完全铺展于水表面；所述粒径为50nm～600nm的二氧化硅微球的质量与乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液的体积比为0.02g:(1～100)ml；所述含二氧化硅微球分散液与水的体积比(1～3):100；

③、利用干净ito玻璃、以干净ito玻璃导电一侧在上形式捞起铺展于水表面的二氧化硅微球，烘干，得到附着sio2有序单层膜ito玻璃。

其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同点是：步骤①中依次利用甲醇、丙酮和超纯水对ito玻璃进行超声清洗具体过程如下：先利甲醇进行超声清洗，超声清洗20min～40min，然后利用丙酮进行超声清洗，超声清洗20min～40min，最后利用超纯水进行超声清洗，超声清洗20min～40min。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三之一不同点是：步骤②中所述乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液按体积份数由20～31份乙醇、30～34份丙酮、15～39份甲醇和14～22份水混合而成。其他与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同点是：步骤③中所述烘干具体过程如下：在室温下干燥30min～60min，然后在温度为60℃下干燥1h。其他与具体实施方式二至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的电解质层薄膜厚度为(0.1～0.5)mm。其他与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的电解质层薄膜是按以下步骤制备的：

(1)、将聚乙烯醇缩丁醛粉末溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，得到聚乙烯醇缩丁醛/n,n-二甲基甲酰胺溶液，然后加入硝酸钾、溴化锂、柠檬酸和聚乙烯吡咯烷酮，在温度为60℃下加热30min～60min，得到混合液，将混合液均匀涂覆在聚四氟乙烯基底表面，在温度为-10℃下冷却至形成凝胶状薄膜，与聚四氟乙烯基底分离，得到凝胶状薄膜；所述聚乙烯醇缩丁醛粉末的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为(0.1～3.5)g:(5～500)ml；所述混合液中聚乙烯醇缩丁醛与硝酸钾的质量比为(0.1～3.5):(0.1～10)；所述混合液中聚乙烯醇缩丁醛与溴化锂的质量比为(0.1～3.5):(0.2×10^-2～0.5×10^-1)；所述混合液中聚乙烯醇缩丁醛与柠檬酸的质量比为(0.1～3.5):(0.1×10^-3～3.5×10^-2)；所述混合液中聚乙烯醇缩丁醛与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(0.1～3.5):(0.1×10^-3～2.5×10^-2)；

(2)、将凝胶状薄膜浸入硝酸银水溶液中，浸泡12h～16h，取出后沥干，得到电解质层薄膜；所述硝酸银水溶液中硝酸银的浓度为0.01mol/l～10.0mol/l。

其他与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述的干净ito玻璃是按以下步骤得到的：依次利用甲醇、丙酮和超纯水对ito玻璃进行超声清洗，然后用氮气吹干，得到干净ito玻璃。其他与具体实施方式一至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：所述依次利用甲醇、丙酮和超纯水对ito玻璃进行超声清洗具体过程如下：先利甲醇进行超声清洗，超声清洗20min～40min，然后利用丙酮进行超声清洗，超声清洗20min～40min，最后利用超纯水进行超声清洗，超声清洗20min～40min。其他与具体实施方式八相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

采用下述试验验证本发明效果

实施例1：一种智能动态颜色可调节low-e玻璃，它利用附着sio2有序单层膜ito玻璃、电解质层薄膜和干净ito玻璃按三明治结构组装而成，且智能动态颜色可调节low-e玻璃的四周利用固化胶密封，所述智能动态颜色可调节low-e玻璃中电解质层薄膜放置附着sio2有序单层膜ito玻璃和干净ito玻璃中间，且附着sio2有序单层膜ito玻璃的附着sio2有序单层膜一侧与干净ito玻璃的导电一侧对向放置；所述的电解质层薄膜厚度为0.5mm。

所述一种智能动态颜色可调节low-e玻璃是按以下步骤制备的：

一、制备附着sio2有序单层膜ito玻璃：

①、对ito玻璃先利甲醇进行超声清洗，超声清洗20min，然后利用丙酮进行超声清洗，超声清洗20min，最后利用超纯水进行超声清洗，超声清洗20min，然后用氮气吹干，得到干净ito玻璃；

②、将粒径为100nm的二氧化硅微球分散于乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液中，得到含二氧化硅微球分散液，将10ml含二氧化硅微球分散液滴于500ml水表面，静置至二氧化硅微球完全铺展于水表面(静置20min)；所述粒径为100nm的二氧化硅微球的质量与乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液的体积比为0.02g:50ml；所述乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液按体积份数由23份乙醇、34份丙酮、39份甲醇和14份水混合而成；

③、利用干净ito玻璃、以干净ito玻璃导电一侧在上形式捞起铺展于水表面的二氧化硅微球，先在室温下干燥60min，然后在温度为60℃下干燥1h，得到附着sio2有序单层膜ito玻璃；

二、制备电解质层薄膜：

(1)、将0.2g聚乙烯醇缩丁醛粉末溶解于100mln,n-二甲基甲酰胺中，得到聚乙烯醇缩丁醛/n,n-二甲基甲酰胺溶液，然后加入2.3g硝酸钾、0.9×10^-2g溴化锂、1.3×10^-3g柠檬酸和2.0×10^-2g聚乙烯吡咯烷酮，在温度为60℃下加热60min，得到混合液，将混合液均匀涂覆在聚四氟乙烯基底表面，在温度为-10℃下冷却至形成凝胶状薄膜(冷却10min)，与聚四氟乙烯基底分离，得到凝胶状薄膜；

(2)、将凝胶状薄膜浸入硝酸银水溶液中，浸泡12h，取出后沥干，得到电解质层薄膜；所述硝酸银水溶液中硝酸银的浓度为2.4mol/l；

三、清洗：对ito玻璃先利甲醇进行超声清洗，超声清洗20min，然后利用丙酮进行超声清洗，超声清洗20min，最后利用超纯水进行超声清洗，超声清洗20min，然后用氮气吹干，得到干净ito玻璃；

四、组装：利用附着sio2有序单层膜ito玻璃、电解质层薄膜和干净ito玻璃按三明治结构组装而成，且四周利用固化胶密封，即得到智能动态颜色可调节low-e玻璃；所述智能动态颜色可调节low-e玻璃中电解质层薄膜放置附着sio2有序单层膜ito玻璃和干净ito玻璃中间，且附着sio2有序单层膜ito玻璃的附着sio2有序单层膜一侧与干净ito玻璃的导电一侧对向放置。

在实施例1制备的智能动态颜色可调节low-e玻璃两端施加电压-1.7v，时间为50s，此时玻璃将呈现黄色的着色态，辐射率为0.20，继续沉积至100s时，玻璃将从黄色转变为红色着色态，此时辐射率为0.18；当施加反向电压1.2v，时间为20s，颜色将从红色变为黄色最后呈现无色的褪色态，其辐射率为0.29。

实施例2：一种智能动态颜色可调节low-e玻璃，它利用附着sio2有序单层膜ito玻璃、电解质层薄膜和干净ito玻璃按三明治结构组装而成，且智能动态颜色可调节low-e玻璃的四周利用固化胶密封，所述智能动态颜色可调节low-e玻璃中电解质层薄膜放置附着sio2有序单层膜ito玻璃和干净ito玻璃中间，且附着sio2有序单层膜ito玻璃的附着sio2有序单层膜一侧与干净ito玻璃的导电一侧对向放置；所述的电解质层薄膜厚度为0.2mm。

所述一种智能动态颜色可调节low-e玻璃是按以下步骤制备的：

一、制备附着sio2有序单层膜ito玻璃：

①、对ito玻璃先利甲醇进行超声清洗，超声清洗30min，然后利用丙酮进行超声清洗，超声清洗30min，最后利用超纯水进行超声清洗，超声清洗30min，然后用氮气吹干，得到干净ito玻璃；

②、将粒径为150nm的二氧化硅微球分散于乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液中，得到含二氧化硅微球分散液，将10ml含二氧化硅微球分散液滴于500ml水表面，静置至二氧化硅微球完全铺展于水表面(静置20min)；所述粒径为150nm的二氧化硅微球的质量与乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液的体积比为0.02g:25ml；所述乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液按体积份数由20份乙醇、30份丙酮、39份甲醇和21份水混合而成；

③、利用干净ito玻璃、以干净ito玻璃导电一侧在上形式捞起铺展于水表面的二氧化硅微球，先在室温下干燥60min，然后在温度为60℃下干燥1h，得到附着sio2有序单层膜ito玻璃；

二、制备电解质层薄膜：

(1)、将2g聚乙烯醇缩丁醛粉末溶解于400mln,n-二甲基甲酰胺中，得到聚乙烯醇缩丁醛/n,n-二甲基甲酰胺溶液，然后加入0.8g硝酸钾、1.5×10^-2g溴化锂、6.0×10^-3g柠檬酸和1.2×10^-2g聚乙烯吡咯烷酮，在温度为60℃下加热60min，得到混合液，将混合液均匀涂覆在聚四氟乙烯基底表面，在温度为-10℃下冷却至形成凝胶状薄膜(冷却10min)，与聚四氟乙烯基底分离，得到凝胶状薄膜；

(2)、将凝胶状薄膜浸入硝酸银水溶液中，浸泡12h，取出后沥干，得到电解质层薄膜；所述硝酸银水溶液中硝酸银的浓度为2.0mol/l；

三、清洗：对ito玻璃先利甲醇进行超声清洗，超声清洗30min，然后利用丙酮进行超声清洗，超声清洗30min，最后利用超纯水进行超声清洗，超声清洗30min，然后用氮气吹干，得到干净ito玻璃；

四、组装：利用附着sio2有序单层膜ito玻璃、电解质层薄膜和干净ito玻璃按三明治结构组装而成，且四周利用固化胶密封，即得到智能动态颜色可调节low-e玻璃；所述智能动态颜色可调节low-e玻璃中电解质层薄膜放置附着sio2有序单层膜ito玻璃和干净ito玻璃中间，且附着sio2有序单层膜ito玻璃的附着sio2有序单层膜一侧与干净ito玻璃的导电一侧对向放置。

在实施例2制备的智能动态颜色可调节low-e玻璃的两端施加电压-1.0v，时间为100s，玻璃将呈现粉色的着色态，此时其辐射率为0.17，继续沉积至300s时，玻璃变为紫色，当沉积时间增加至500s时，此时玻璃为蓝色着色态，辐射率为0.10；当施加反向电压1.0v，时间为120s，可观察到颜色将从蓝色褪至粉色最后呈现无色的褪色态，其辐射率为0.28。

实施例3：一种智能动态颜色可调节low-e玻璃，它利用附着sio2有序单层膜ito玻璃、电解质层薄膜和干净ito玻璃按三明治结构组装而成，且智能动态颜色可调节low-e玻璃的四周利用固化胶密封，所述智能动态颜色可调节low-e玻璃中电解质层薄膜放置附着sio2有序单层膜ito玻璃和干净ito玻璃中间，且附着sio2有序单层膜ito玻璃的附着sio2有序单层膜一侧与干净ito玻璃的导电一侧对向放置；所述的电解质层薄膜厚度为0.3mm。

所述一种智能动态颜色可调节low-e玻璃是按以下步骤制备的：

一、制备附着sio2有序单层膜ito玻璃：

①、对ito玻璃先利甲醇进行超声清洗，超声清洗20min，然后利用丙酮进行超声清洗，超声清洗20min，最后利用超纯水进行超声清洗，超声清洗20min，然后用氮气吹干，得到干净ito玻璃；

②、将粒径为100nm的二氧化硅微球分散于乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液中，得到含二氧化硅微球分散液，将15ml含二氧化硅微球分散液滴于500ml水表面，静置至二氧化硅微球完全铺展于水表面(静置20min)；所述粒径为100nm的二氧化硅微球的质量与乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液的体积比为0.02g:70ml；所述乙醇/丙酮/甲醇/水的混合溶液按体积份数由31份乙醇、32份丙酮、15份甲醇和22份水混合而成；

③、利用干净ito玻璃、以干净ito玻璃导电一侧在上形式捞起铺展于水表面的二氧化硅微球，先在室温下干燥60min，然后在温度为60℃下干燥1h，得到附着sio2有序单层膜ito玻璃；

二、制备电解质层薄膜：

(1)、将3.2g聚乙烯醇缩丁醛粉末溶解于400mln,n-二甲基甲酰胺中，得到聚乙烯醇缩丁醛/n,n-二甲基甲酰胺溶液，然后加入1.3g硝酸钾、1.8×10^-2g溴化锂、5.3×10^-3g柠檬酸和2.4×10^-3g聚乙烯吡咯烷酮，在温度为60℃下加热60min，得到混合液，将混合液均匀涂覆在聚四氟乙烯基底表面，在温度为-10℃下冷却至形成凝胶状薄膜(冷却10min)，与聚四氟乙烯基底分离，得到凝胶状薄膜；

(2)、将凝胶状薄膜浸入硝酸银水溶液中，浸泡12h，取出后沥干，得到电解质层薄膜；所述硝酸银水溶液中硝酸银的浓度为5.4mol/l；

三、清洗：对ito玻璃先利甲醇进行超声清洗，超声清洗30min，然后利用丙酮进行超声清洗，超声清洗30min，最后利用超纯水进行超声清洗，超声清洗30min，然后用氮气吹干，得到干净ito玻璃；

四、组装：利用附着sio2有序单层膜ito玻璃、电解质层薄膜和干净ito玻璃按三明治结构组装而成，且四周利用固化胶密封，即得到智能动态颜色可调节low-e玻璃；所述智能动态颜色可调节low-e玻璃中电解质层薄膜放置附着sio2有序单层膜ito玻璃和干净ito玻璃中间，且附着sio2有序单层膜ito玻璃的附着sio2有序单层膜一侧与干净ito玻璃的导电一侧对向放置。

在实施例3制备的智能动态颜色可调节low-e玻璃的两端施加电压-1.3v，时间为100s时，玻璃将呈现红色的着色态，辐射率为0.17，继续沉积至200s时，玻璃将从红色过渡到粉色，当沉积时间为400s时，玻璃转变为紫色，此时辐射率为0.13。；当施加反向电压1.3v，时间为80s，颜色将从紫色褪至红色最后呈现无色的褪色态，辐射率为0.28。