[发明专利]一种用于实现氟掺杂氧化锡镀膜玻璃表面色彩控制的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化工领域，具体涉及一种用于实现氟掺杂氧化锡镀膜玻璃表面色彩控制的方法。

背景技术

氟掺杂氧化锡（F:SnO2，FTO）镀膜玻璃是一种节能性能非常优异的建筑玻璃，它可以有效地阻挡中远红外辐射，降低室内热量通过门窗的耗散。由于其出色的节能性能，FTO玻璃的应用已经十分广泛。但是，在工艺制备过程中，FTO薄膜厚度均匀性无法得到严格地控制。由于FTO薄膜厚度的不均匀分布，FTO镀膜玻璃表面的不同区域会出现不同的色彩，甚至形成条纹状色带，这严重影响了建筑玻璃的美观。

为了消除或控制FTO镀膜玻璃的表面色，需要在玻璃基底和FTO薄膜之间增加一层具有合适折射率和厚度的薄膜，并通过两层薄膜间合理的光学匹配，使得镀膜玻璃表面无色或色彩稳定。目前，在实际工业生产中，一般以Si-C-O薄膜作为FTO镀膜玻璃的中间层，实现匹配消色目的。通过合理的膜系匹配，Si-C-O/FTO镀膜玻璃确实可以消除表面色彩，但该种玻璃为了到达理想的表面色控制效果，对FTO薄膜的厚度有着十分严格的要求，一般只允许膜厚在几个纳米的范围内变动，这是目前工业生产中无法实现的。

基于上述原因，寻找一种合理的方法，使得镀膜玻璃在实现表面色彩控制的同时亦易于工艺实现，已十分必要。

发明内容

本发明的目的是在针对现有技术的不足，提供了一种用于实现氟掺杂氧化锡镀膜玻璃表面色彩控制的方法。

本发明方法的具体实施步骤如下：

步骤(1).选择一种折射率大于2的薄膜材料，并将该薄膜材料作为FTO镀膜玻璃的中间层，即玻璃基板和FTO层薄膜之间的膜层；

步骤(2).建立用于分析FTO镀膜玻璃表面色彩控制效果的数值模型；

数值模型建立步骤如下：

2-1. 以色饱和度和色差为目标函数进行数值建模，根据CIE色度理论及孟赛尔色系理论可以知道，色饱和度小于5或色差值小于1.5时，物体表面色彩不易被人眼觉察或呈现稳定色，属于较理想的色彩控制效果；

色饱和度的求解函数为                                                            (1)

色差的求解函数为     (2)

其中，C 为色饱和度，为两种颜色间的色差，代表两种颜色明度L*的差，、分别代表两种颜色色度坐标a*、b*的差，L*、a*、b*可由以下公式计算得到：

                                     （3）

式（3）中，

                           （4）

  在式（4）中，Y₀，Z₀是白色光的颜色三刺激值，可根据下式进行计算

                           （5）

其中，M_CIE是CIE色度坐标矩阵，下标x、y、z分别代表CIE色度坐标矩阵的三个分量，而每一个分量包含了对应从380nm780nm以5nm为间隔的标准色度观察者的光谱刺激值，为求和函数；                    

而式（4）X、Y、Z是所研究颜色的三刺激值，可根据下式计算：                          

                                            （6）

式（6）中R为对应于不同波长的一维反射率矩阵：

                                （7）

其中n₀为空气折射率，一般取值为1，C、B来自薄膜特征矩阵：

          （8）

薄膜特征矩阵中n₁、n₂和ng分别为FTO层薄膜、中间层薄膜和玻璃基板的折射率，,d为膜层厚度，λ为波长，n为薄膜折射率。

2-2.根据步骤2-1建立的数值模型，编写模拟计算程序，输入相应变量并求解色饱和度函数和色差函数；

步骤(3).通过椭圆偏振仪测量玻璃基板、中间层薄膜及FTO层薄膜的折射率，并将测得的折射率的值输入至模拟计算软件程序中，进行数值模拟分析，寻找最佳的膜系匹配，直至达到期望的表面色彩控制效果；

在寻找最佳的膜系匹配过程中：