納米摻銦氧化鋅(ZIO)隔熱涂層的制備和性能表征.pdf

1、本文針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的單功能玻璃不能滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)玻璃性能多樣化的要求，研究一種透明、隔熱、阻隔紫外線、自清潔的多功能復(fù)合摻銦氧化鋅(ZIO)玻璃涂層。
　　本文主要通過兩種涂膜工藝制備了ZIO玻璃涂層。一種為傳統(tǒng)粉體-漿料-鍍膜的方法，即將沉淀法制備的ZIO粉體、分散劑、水性聚氨酯等通過超聲分散、高速分散制備成ZIO水性涂料，最后通過提拉鍍膜制備ZIO薄膜。另一種是定向生長(zhǎng)ZIO納米陣列的方法。ZIO納米棒生長(zhǎng)過程包括，首先通過提

2、拉法在玻璃襯底上鍍上一層ZIO種子層，然后通過水熱法，在乙酸鋅和六次甲基四胺(HMT)的水溶液中，在種子層上生長(zhǎng)均勻的ZIO納米棒陣列。同時(shí)，對(duì)這兩種方法制備的ZIO薄膜的可見光、紫外光透過率、隔熱性能、鉛筆硬度、附著力、潤(rùn)濕性以及薄膜的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
　　按粉體-漿料-鍍膜的方法制備了ZIO薄膜，通過XRD和能譜測(cè)量(EDX)確定In可進(jìn)入ZnO晶格，并且ZIO晶化度隨著In摻雜量升高而降低。沉淀法法制備的In3+/Zn2+

3、為0.5at％、2at％的ZIO粉體顯微粒度分別為20nm、50nm，由激光衍射粒度分析可知，In3+/Zn2+為1at％的ZIO的均一性更好、中位徑更小。利用透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察到薄片狀、類球狀、六棱柱狀的ZIO，并對(duì)不同形貌的ZIO形核機(jī)理進(jìn)行了探討。對(duì)粉體-涂料-鍍膜方法制備的ZIO薄膜平整、附著力好、可見光區(qū)高透過(＞80％)、良好隔熱性能（溫差可達(dá)3.0℃）而且還能阻隔一定紫外光。
　　通過定向生長(zhǎng)法在硅玻

4、璃基板上生長(zhǎng)了大面積高取向的ZIO納米棒陣列。反應(yīng)溫度和In摻雜對(duì)ZIO納米棒的擇優(yōu)取向有重要作用。當(dāng)溫度較高為95℃，ZIO棒為c軸與基板垂直的擇優(yōu)取向(c//n)，當(dāng)溫度低至60℃時(shí)，ZIO的擇優(yōu)取向?yàn)轷r有報(bào)道的c軸平行于襯底表面方向（a//n）。相同溫度條件下ZnO的擇優(yōu)取向納米棒平行于正常(c//n)。對(duì)定向生長(zhǎng)制備的ZIO陣列薄膜的性能表征結(jié)果表明，ZIO陣列薄膜除了擁有透明隔熱、隔紫外線、高硬度、良好附著力之外，又由于這種薄

5、膜擁有微觀尺寸的粗糙度，表現(xiàn)出似荷葉“出淤泥而不染”的自清潔性能。改變實(shí)驗(yàn)條件制備的ZIO陣列薄膜性能差異較大，整體上(a//n)取向ZIO陣列薄膜的硬度、透光性、疏水性均比(c//n)取向ZIO陣列薄膜更好，其中In3+/Zn2+為2at％的(a//n)取向ZIO陣列薄膜表現(xiàn)出疏水性對(duì)水潤(rùn)濕角為122.2°，其鉛筆硬度為6H，可見光透過率為84.6％，紫外光透過率為16.7％。定向生長(zhǎng)制各的ZIO納米陣列薄膜的隔熱性能良好最高溫差可達(dá)