[发明专利]气凝胶基板及其制造方法

说明书

                技术领域

本发明涉及包含气凝胶层和形成于该气凝胶层表面的功能性层的气凝胶基板及其制造方法。

                       背景技术

气凝胶(尤其是二氧化硅气凝胶)具有绝热性、电绝缘性、低折射率和低介电常数等特性，人们正研究将其特性用于各领域。例如，在玻璃板等板状构件表面形成二氧化硅气凝胶薄膜，再在该二氧化硅气凝胶薄膜表面形成功能性薄膜，可制作高功能性基板。例如，若在二氧化硅气凝胶薄膜表面设置铜等导电性金属的薄膜作为功能性薄膜并用该导电性金属薄膜形成电路，则可制作发挥二氧化硅气凝胶的低介电常数的电路基板。

气凝胶如美国专利No.4402927、No.4432956、No.4610863的说明书中所公开的，可通过以下方法得到：将烷氧基硅烷(也称硅酸烷基酯)水解并缩聚，得到凝胶状化合物，将该化合物在分散介质的存在下在该分散介质的临界点以上的超临界条件下干燥。此外，如日本公开特许公报1993年第279011号和1995年第138375号所公开的，对二氧化硅气凝胶进行疏水化处理，可提高二氧化硅气凝胶的防潮性和防止二氧化硅气凝胶特性下降。

                       发明的公开

要用二氧化硅气凝胶等气凝胶制作高功能性基板，必须在气凝胶表面形成均匀的功能性薄膜。但气凝胶是多孔物质，难以在其表面形成均匀的薄膜。因此，目前的情况是，利用气凝胶的高功能性基板尚未达到实用化。

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种包含气凝胶层和均匀地形成于该气凝胶层表面的功能性层的气凝胶基板及其制造方法。

本发明的第1方面是，提供一种气凝胶基板，它包含气凝胶层、在气凝胶层的至少一个表面形成的中间层和在该中间层表面形成的功能性层，构成功能性层的物质不会渗透到气凝胶层内，功能性层形成于中间层表面。

“构成功能性层的物质不会渗透到气凝胶层内”是指在形成功能性层之时和之后，不会出现形成功能性层的物质通过气凝胶层内的孔渗透到气凝胶层内的情况。这样的功能性层，作为表面连续的、表面粗糙度小的均匀的层(例如，薄膜)构成气凝胶基板，具有良好的所需功能。

本发明的气凝胶基板通过中间层来防止构成功能性层的物质渗透到气凝胶层。“防止构成功能性层的物质渗透到气凝胶层”是指在形成功能性层之时和之后，防止形成功能性层的物质通过气凝胶层内的孔渗透到气凝胶内。在形成功能性层时需要使用最终不会残留在功能性层中的物质(例如，通过干燥而蒸发的溶剂)的情况下，中间层还防止这样的物质的渗透。因此，形成于中间层表面的功能性层的表面成为连续的、表面粗糙度小的均匀的层(例如，薄膜)。

中间层并非一定要完全防止构成功能性层的物质渗透到气凝胶层内。只要功能性层能均匀地形成，根据用途等具有所必需的功能，则即使构成功能性层的物质中的极少一部分渗透到气凝胶层内，也是容许的。例如，当中间层的一部分是非连续的、中间层中有微小的空隙(例如，针孔)时，即使构成功能性层的物质通过该空隙而渗透到气凝胶层内，只要功能性层作为整体是均匀形成的且具有所需功能，则这样的渗透也是容许的。

或者，也可制作这样的本发明的气凝胶基板：将特定的中间层与特定的气凝胶层组合，再将构成功能性层的物质(还包括仅在形成功能性层的工序中使用的物质，如通过干燥而蒸发的溶剂)变成特定的。这样，即使构成功能性层的物质渗透到中间层内，该物质也不会从中间层进一步渗透到气凝胶层内。这样的气凝胶基板例如通过使中间层与气凝胶层具有不同的性质、并使构成功能性层的物质与中间层亲和、与气凝胶层不亲和而实现。

在任一种气凝胶基板中，中间层可以是另行形成于气凝胶层表面的层，也可以是将气凝胶层的一部分改性而形成的层。将气凝胶层改性而得到的中间层与未改性的气凝胶层实质上形成不可分的整体，但不包含在本发明的构成气凝胶基板的“气凝胶层”中。但通过气凝胶层表面的改性而形成中间层时，除非另有说明，所述“气凝胶层表面”是指中间层表面。

本发明的气凝胶基板均可以说是其功能性层具有所需功能的功能性基板。在本说明书中，“基板”一词的含义包括指厚度比其他尺寸小很多的板状物(包括板、片和膜等)和厚度与其他尺寸在同一数量级的长方体和立方体。基板还包括一部分为曲面的板状物、长方体和立方体。因此，根据气凝胶基板的最终形态，构成气凝胶基板的各层可以是板状、片状、膜状的，也可以是长方体状、立方体状的。

下面对本发明的气凝胶基板的形态进行说明。