[发明专利]基于仿生蛾眼微纳结构的近红外过滤性节能玻璃

说明书

基于仿生蛾眼微纳结构的近红外过滤性节能玻璃，属于光学及纳米材料技术领域。解决了现有节能玻璃不具备对太阳辐射能量的选择透过性。技术要点：包括为仿生蛾眼微纳结构层和复合材料结构层，其中，复合材料结构层采用了SiO₂、Al₂O₃和Ag三种材料制成多层膜结构，一共分为七层，按从上到下排列，第一层SiO₂膜、第二层Al₂O₃膜、第三层Ag膜、第四层Al₂O₃膜、第五层SiO₂膜、第六层Ag膜和第七层Al₂O₃膜，在复合材料结构层的第一层SiO₂膜之上覆盖仿生蛾眼微纳结构层。所制得的节能玻璃拥有很好的近红外反射性和很高的可见光透光性，该玻璃对室内制冷节能的贡献率达34％。

技术领域

本发明涉及一种节能玻璃，具体涉及一种基于仿生蛾眼微纳结构的近红外过滤性节能玻璃，属于光学及纳米材料技术领域。

背景技术

当今，全球气候变暖和能源危机成为制约人类发展的重要问题，其中节能减排是解决以上问题的重要途径。人们在居住建筑中消耗的能源占据了约全球总能源的一半，其中用于建筑制冷的能源占比约为50％。所以，如何有效减少制冷能耗成为了节能减排的重要课题。

众所周知，地球上的绝大部分能源均来自于太阳辐射，而建筑内温度增高的主要原因也是太阳辐射。太阳辐射的能量主要集中在0.2～3μm的波长范围，具体细分为三个区域：可见光区(0.38～0.76μm)、近红外区(0.76～3μm)和紫外区(0.2～0.38μm)。三个区域的能量占比分别为50％、43％和7％。太阳辐射能量通过采光玻璃进入室内，引起室温升高。现代的普通玻璃通常不具备对太阳辐射能量的选择透过性，其对0.2～3μm波长范围内的太阳辐射均有90％左右的透过率。一些大型建筑，如鸟巢、水立方、北京大兴机场等，大量采用透光玻璃进行采光，用来减少白天用于照明的能源消耗，但是也带来了室内温度升高过快的隐患。为此，不少专家学者对近红外反射材料展开了大量的研究。

蛾为了生存，其眼睛构造能够让光线透过而不反射光线。这是因为如果在黑夜里眼睛反光，就有可能让其他动物发现自己。研究发现，蛾的眼睛表面覆盖了一层拥有多个高约200nm、间隔200nm的凸起物，就是这层凹凸不平的薄膜使得光线能够散射开来，避免向某个方向集中反射，光波无法辨认出该微纳凸起结构，所以眼角膜对可见光具有很低的反射系数。从光学折射率调制的观点来看，这种微纳结构可等效看作是材料表面的折射率沿深度方向呈连续变化，减小了折射率急剧变化所带来的反射效应。

在以往的研究中，已经将仿生蛾眼微纳结构应用到了手机屏幕中，用于减少对可见光的反射，提升强光下使用手机的体验感。也有很多人对近红外反射材料展开了研究，但是主要集中在金属材料，而且对近红外区的反射率只有80％左右，且牺牲了对可见光的透光性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于仿生蛾眼微纳结构的近红外过滤性节能玻璃，其是一种利用蛾眼微纳结构的抗反射性和多种材料复合时的综合光学性能的能对太阳辐射能量选择性透过的节能玻璃，其用以解决现有节能玻璃不具备对太阳辐射能量的选择透过性，以及现有的仿生蛾眼微纳结构应用中对近红外区的反射率只有80％左右，牺牲了对可见光的透光性的问题。本发明减少了建筑对太阳辐射能量的摄入，达到节能减排的目的，具体体现在本发明对太阳辐射能量的选择透过性：对近红外区透过率很低，对可见光透过率很高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：