磁控溅射制备光致变色玻璃及性能的研究
发布时间：2021-11-10 03:14
随着人们生活水平的提高和环保意识的增强,普通的建筑材料已经不能满足人们的需求,拥有特殊性能的材料越来越受到人们的关注,新型的功能材料不仅拥有普通建筑所拥有的一些特点,同时还具备节能环保的功能,如今新型的功能材料的已经成为今后建筑领域的研究方向之一,光致变色材料就是如今比较热门的一类新型材料,尤其是近几年光致变色材料的研究成为了一个新的热点,光致变色材料以其独特的光致变色、高可见光透过率、节能保温及装饰美化等功能,在未来建材市场中拥有良好的应用前景。光致变色玻璃就是利用先进的技术在玻璃的表面镀制一层或多层金属、过渡金属氧化物或者金属卤化物,利用金属、过渡金属氧化物或者金属卤化物的变色性能来实现镀膜玻璃颜色的改变,光致变色玻璃不仅拥有普通玻璃的优点,同时,还可以降低紫外线对室内的辐射率,减少室内外热量的传递,起到节约能源的作用。本文的研究目的之一是在普通钠钙玻璃基底上采用射频磁控溅射技术制备内层TiO2薄膜,外层ZnO薄膜,功能层为W03薄膜,从而构成TiO2-WO3-ZnO光致变色玻璃。通过单因素变量分析得到适宜膜系生长的溅射参数,并采取SEM、XRD、紫外-可见分光光度计、傅立叶-红外...
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２光致变色反应过程及其吸收光谱示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ??
硕士研究生学位论文?１绪论??Ｙ斥力??ｓ?Ｉ?＼?＼、．??＼?？?ｒ：???”??＼?心物理??ＶＬ／＿＿?引力??化学??吸附??图１．３不同吸附过程能量变化曲线??Ｆｉｇｌ．３?Ｅｎｅｒｇｙ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ??１．４．２薄膜的生长方式??磁控濺射制备薄膜时，靶材表面逸出的分子或原子携带着很大的能量，这些粒子沉??积到基片上时，形成许多岛状的小核，这些小核不仅尺寸小并且密度高，小核可以与周??围的小核连接在一起，形成岛状结构，这种薄膜的生长方式为岛状生长模式，这种薄膜??的生长方式比较适合用于制备金属薄膜。如果用于制备薄膜的靶材与基体材料的化学性??质相似或者物理性质相似，组成靶材和基体的分子或原子结构的结合力远远大于自身的??凝聚力，沉积在基体表面的原子或分子就会以单原子或单分子的形式存在，在基体的表??面形成薄膜，当薄膜生长到一定的阶段，第一层的薄膜就会被下一层薄膜覆盖，形成层??状的结构，这种薄膜的生长方式称为层状生长模式，层状生长模式最典型的事例就是半??导体薄膜的单晶外延生长。当薄膜的层状生长模式因为许多的因素无法继续进行时，岛??状的生长模式会在层状生长模式的基础上开始形成，这种既有层状生长模式又有岛状生??长模式的薄膜结构称为混合生长模式，即层岛生长模式。??总结来说，薄膜的生长方式可以概况为岛状生长模式，层状生长模式和混合生长模??式［５６１。这三类生长模式的示意图如图１．４所示：??９??
１绪论?硕士研宄生学位论文??＇办??岛状生长??Ｓ？ｕＪｂ＊？ｌｒａｔ？??Ｉ?Ｕｒｓｔｆｏｒｍ?Ｆｉｌｍ??，：．．．．．．．．４?一ＴＺ—?一?＋?匕??％?Ｕｎｌｆｃｒｒｍ?Ｆｉｌｍ??每?Ｓｆａｒｕｃ＜ｔｊｕｒ？?ｘ??ｖＳ＊ｒ＾５ｒ?Ｊｂ＾－??图１．４三种薄膜生长模式示意图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｒｏｗｔｈ?ｍｏｄｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｉｌｍ??１。５本课题研宄的内容及方法??本课题所研宄的是利用磁控溅射的方法在普通玻璃上镀制Ｔｉ０２－Ｗ０３－Ｚｎ０变色膜层，??从而制成光照光致变色功能玻璃，利用单因素控制变量的方法，确定单层薄膜的最佳溅??射参数。利用紫外－可见分光光度计和粗糙度测试仪来检验派射参数，利用ＸＲＤ、ＳＥＭ、??石英晶体膜厚监测仪以及显微硬度计等测试手段，来观察薄膜的表面形貌和可见光透过??率，研究膜层厚度、溅射功率、Ａｒ气通入量与薄膜可见光透过率之间的关系，通过改??变薄膜的溅射顺序来观察薄膜的变色效率、可见光透过率是否与镀膜顺序有关，通过实??验确定合理的溅射参数和溅射顺序，制备出变色效果较佳的Ｔｉ０２－Ｗ０３－Ｚｎ０变色薄膜。??本课题研宄的目的是希望通过实验的方法能够在普通的玻璃衬底上镀制Ｔｉ０２－Ｗ０３－Ｚｎ０??变色薄膜。??（１）采用射频溅射的方法在普通玻璃基底上制备Ｗ０３薄膜，利用单因素控制变量??的方法，改变射频溅射过程中的溅射气压、Ａｒ气通入量、薄膜厚度等参数，利用薄膜??的可见光透过率和薄膜表面的粗糙度来寻求Ｗ０３薄膜的最佳溅射参数。??（２）采用射频溅射的方法在普通玻璃基底上制Ｔｉ０２薄膜
【参考文献】：
期刊论文
[1]低辐射膜系中（Al,Ti）N薄膜的研究[J]. 仝玉莲,时方晓. 材料与冶金学报. 2016(04)
[2]Recent technical advancements enabled atomic resolution Cryo EM[J]. 李雪明. Chinese Physics B. 2016(01)
[3]溶胶-凝胶法制备钛酸铝薄膜的工艺研究[J]. 江伟辉,冯果,刘健敏,朱庆霞,于云. 中国陶瓷. 2010(11)
[4]PMMA分散螺吡喃薄膜的微结构与光致变色行为[J]. 刘浪,龙世军,张国栋,周兴平,贾殿赠,解孝林. 高等学校化学学报. 2010(09)
[5]镀膜玻璃的发展现状与市场[J]. 杜念娟,徐美君. 建材世界. 2009(02)
[6]日立S-4800冷场发射扫描电镜的BSE功能[J]. 李永良. 中国现代教育装备. 2007(10)
[7]光致变色材料的发展现状及其在建筑上的应用前景[J]. 蔡弘华,罗仲宽. 广东建材. 2007(07)
[8]玻璃表面超疏水性薄膜制备[J]. 赵高扬,郅晓,常慧丽. 功能材料. 2007(06)
[9]光致变色建筑玻璃的研制[J]. 柏立岗. 建筑科学. 2007(06)
[10]基于XRD的薄膜界面结合强度试验研究[J]. 孔德军,张永康,鲁金忠,冯爱新,任旭东,葛涛. 中国表面工程. 2007(01)
硕士论文
[1]磁控溅射法制备钒基温致变色薄膜及相关性能研究[D]. 杨媖.武汉理工大学 2014
[2]Ag/TiO2纳米复合薄膜的制备及光致变色性质研究[D]. 张璐.西北大学 2012
[3]聚合物分散有机光致变色化合物薄膜的制备与性能[D]. 张国栋.华中科技大学 2008
本文编号：3486459
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２光致变色反应过程及其吸收光谱示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ??
硕士研究生学位论文?１绪论??Ｙ斥力??ｓ?Ｉ?＼?＼、．??＼?？?ｒ：???”??＼?心物理??ＶＬ／＿＿?引力??化学??吸附??图１．３不同吸附过程能量变化曲线??Ｆｉｇｌ．３?Ｅｎｅｒｇｙ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ??１．４．２薄膜的生长方式??磁控濺射制备薄膜时，靶材表面逸出的分子或原子携带着很大的能量，这些粒子沉??积到基片上时，形成许多岛状的小核，这些小核不仅尺寸小并且密度高，小核可以与周??围的小核连接在一起，形成岛状结构，这种薄膜的生长方式为岛状生长模式，这种薄膜??的生长方式比较适合用于制备金属薄膜。如果用于制备薄膜的靶材与基体材料的化学性??质相似或者物理性质相似，组成靶材和基体的分子或原子结构的结合力远远大于自身的??凝聚力，沉积在基体表面的原子或分子就会以单原子或单分子的形式存在，在基体的表??面形成薄膜，当薄膜生长到一定的阶段，第一层的薄膜就会被下一层薄膜覆盖，形成层??状的结构，这种薄膜的生长方式称为层状生长模式，层状生长模式最典型的事例就是半??导体薄膜的单晶外延生长。当薄膜的层状生长模式因为许多的因素无法继续进行时，岛??状的生长模式会在层状生长模式的基础上开始形成，这种既有层状生长模式又有岛状生??长模式的薄膜结构称为混合生长模式，即层岛生长模式。??总结来说，薄膜的生长方式可以概况为岛状生长模式，层状生长模式和混合生长模??式［５６１。这三类生长模式的示意图如图１．４所示：??９??
１绪论?硕士研宄生学位论文??＇办??岛状生长??Ｓ？ｕＪｂ＊？ｌｒａｔ？??Ｉ?Ｕｒｓｔｆｏｒｍ?Ｆｉｌｍ??，：．．．．．．．．４?一ＴＺ—?一?＋?匕??％?Ｕｎｌｆｃｒｒｍ?Ｆｉｌｍ??每?Ｓｆａｒｕｃ＜ｔｊｕｒ？?ｘ??ｖＳ＊ｒ＾５ｒ?Ｊｂ＾－??图１．４三种薄膜生长模式示意图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｒｏｗｔｈ?ｍｏｄｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｉｌｍ??１。５本课题研宄的内容及方法??本课题所研宄的是利用磁控溅射的方法在普通玻璃上镀制Ｔｉ０２－Ｗ０３－Ｚｎ０变色膜层，??从而制成光照光致变色功能玻璃，利用单因素控制变量的方法，确定单层薄膜的最佳溅??射参数。利用紫外－可见分光光度计和粗糙度测试仪来检验派射参数，利用ＸＲＤ、ＳＥＭ、??石英晶体膜厚监测仪以及显微硬度计等测试手段，来观察薄膜的表面形貌和可见光透过??率，研究膜层厚度、溅射功率、Ａｒ气通入量与薄膜可见光透过率之间的关系，通过改??变薄膜的溅射顺序来观察薄膜的变色效率、可见光透过率是否与镀膜顺序有关，通过实??验确定合理的溅射参数和溅射顺序，制备出变色效果较佳的Ｔｉ０２－Ｗ０３－Ｚｎ０变色薄膜。??本课题研宄的目的是希望通过实验的方法能够在普通的玻璃衬底上镀制Ｔｉ０２－Ｗ０３－Ｚｎ０??变色薄膜。??（１）采用射频溅射的方法在普通玻璃基底上制备Ｗ０３薄膜，利用单因素控制变量??的方法，改变射频溅射过程中的溅射气压、Ａｒ气通入量、薄膜厚度等参数，利用薄膜??的可见光透过率和薄膜表面的粗糙度来寻求Ｗ０３薄膜的最佳溅射参数。??（２）采用射频溅射的方法在普通玻璃基底上制Ｔｉ０２薄膜
【参考文献】：
期刊论文
[1]低辐射膜系中（Al,Ti）N薄膜的研究[J]. 仝玉莲,时方晓. 材料与冶金学报. 2016(04)
[2]Recent technical advancements enabled atomic resolution Cryo EM[J]. 李雪明. Chinese Physics B. 2016(01)
[3]溶胶-凝胶法制备钛酸铝薄膜的工艺研究[J]. 江伟辉,冯果,刘健敏,朱庆霞,于云. 中国陶瓷. 2010(11)
[4]PMMA分散螺吡喃薄膜的微结构与光致变色行为[J]. 刘浪,龙世军,张国栋,周兴平,贾殿赠,解孝林. 高等学校化学学报. 2010(09)
[5]镀膜玻璃的发展现状与市场[J]. 杜念娟,徐美君. 建材世界. 2009(02)
[6]日立S-4800冷场发射扫描电镜的BSE功能[J]. 李永良. 中国现代教育装备. 2007(10)
[7]光致变色材料的发展现状及其在建筑上的应用前景[J]. 蔡弘华,罗仲宽. 广东建材. 2007(07)
[8]玻璃表面超疏水性薄膜制备[J]. 赵高扬,郅晓,常慧丽. 功能材料. 2007(06)
[9]光致变色建筑玻璃的研制[J]. 柏立岗. 建筑科学. 2007(06)
[10]基于XRD的薄膜界面结合强度试验研究[J]. 孔德军,张永康,鲁金忠,冯爱新,任旭东,葛涛. 中国表面工程. 2007(01)
硕士论文
[1]磁控溅射法制备钒基温致变色薄膜及相关性能研究[D]. 杨媖.武汉理工大学 2014
[2]Ag/TiO2纳米复合薄膜的制备及光致变色性质研究[D]. 张璐.西北大学 2012
[3]聚合物分散有机光致变色化合物薄膜的制备与性能[D]. 张国栋.华中科技大学 2008
本文编号：3486459
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