1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
1、课题的来源及研究意义
增透膜又叫减反膜,在各种光学器件、平板显示器、热反射镜、太阳能电池等领域应用非常广泛,在现代光学薄膜生产中占有十分重要的地位,其生产总量超过所有其他光学薄膜 。当两列波的相位差正好是半个波长的奇数倍时,两列波是相互削弱的,所以薄膜起到增透的效果,这就要求薄膜的厚度正好是所需要增反的光线的1/4波长的奇数倍。增透膜的制备方法有真空蒸镀法、溅射法、溶胶-凝胶法、化学气相沉淀法等。付甜等通过酸碱两步法和溶胶-凝胶技术制备了折射率梯度的纳米多孔 宽带减反膜。采用椭偏仪fe-sem、紫外-可见分光光度计等方法研究薄膜的光学特性和表面形貌。结果表明,实验制备的 薄膜具有可控的纳米多孔结构,折射率在1.18-1.43之间可连续调节。形成的宽带减反膜在可见光区域的平均反射率仅为0.44%。张磊等在碱性条件下通过teos和mtes的共水解缩聚反应制备了单甲基原位改性的 溶,并使用提拉法在k9玻璃基片上镀制了疏水减反膜,通过tem、ft-ir、afm、uv-vis、afm 等方法对其进行了性能表征,结果表明,通过共水解缩聚反应可以把甲基引入镀膜溶胶簇团中,改善了溶胶簇团的网络结构,使薄膜得到相当好的疏水性能和更好的抗激光损伤性能,同时薄膜能保持较好的减反射性能。
减反膜在现代光学薄膜生产中占有十分重要的地位,其生产总量超过所有其他光学薄膜。减反膜的研究依赖于其制备工艺,高质量的减反膜有利于其物理的研究和应用的发展。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
1.研究目的: (1)研究利用液面下降在大面积玻璃上制备增透膜。 (2)通过控制液面下降速度,在玻璃表面镀一层厚度合适且折射率适中的 膜,来有效的增加玻璃的透过率。 2.研究方法: (1)透过率的影响因素
①通过控制陈化时间可以控制 膜层的折射率,从而控制镀层的透过率 在保证涂层优良的透光率前提下要求对基板起到增透效果,就需要涂层具有一定的孔隙率,对于 膜层则需要大约53%的孔隙率。而要达到这样的孔隙率,就要使制得的薄膜溶胶粒子达到一定的尺度。经过数小时的初步反应,并不能形成所必需的溶胶粒子,粒子要长大到一定尺度,必须进行一定时间的陈化。 研究中发现,溶胶陈化时间对膜层增透效果有较为显著的影响。它一方面直接影响溶胶体系中缩聚反应的进程,另一方面影响溶胶的粘度。溶胶在初期粘度较低,簇团的粒度也很小,膜层的增透效果不明显;随着陈放时间的增加,溶胶的粘度变化趋于平缓,簇团的粒度也逐渐增大,所制得的膜层增透效果较好,随后由于簇团粒度的进一步长大,形成不均匀的大颗粒,堆积后将形成较大的孔径,造成光散射;而且簇团之间形成不规则的网状大孔或链状的分散网络结构,所制得的膜层增透效果较差。随着簇团的进一步长大以及所形成的交联网络结构的不断变化,由于膜层厚度发生变化,光学增透峰中心逐渐向长波方向移动。 ②涂层的厚度主要与涂层溶液的粘度和液面下降速率有关:溶液浸渍提拉成膜的动力学研究表明,成膜厚度与提拉速度在低速时呈3/2次幂,高速时呈1/2次幂关系。而有实验显示与此相矛盾的结果,同时不同实验结果也不相一致。并且随着提拉速度的增加,膜层非均匀效应逐渐增大。 在较低的液面下降速度下,溶胶在基材上的成膜主要受动力学因素(粘滞力、引力、表面张力)的影响,由于这些因素的影响使溶胶分子在基材上沉积量减少,所得膜层就相对较薄。而在较快的液面下降速率情况下,已沉积在基材的溶胶组分和未沉积的溶胶组分之间的这些动力学因素被减弱,最终沉积在基材的溶胶体、成分增多,所得膜层更厚。 在较低的液面下降速率下,溶液的粘度越高、液面下降速率越快,涂层的厚度越厚,折射率越高。 (2)液面下降法制膜 液面下降法制备物体表面膜的方法,其特征在于在一个静置的容器中,放置 待镀膜的物体后,加入镀膜溶胶,使镀膜溶胶液面达到所需镀膜的位置,停留有 效时间后,从容器下部或底部排出镀膜溶胶,使镀膜溶胶液面逐渐下降,从而在 物体表面站留下一层镀膜溶胶,经干燥和热处理后,在物体表面得到镀膜。 如图二所示,它是在一个静置的容器中,放置需要镀膜的物体后,加入溶胶。使溶胶液面到达所需镀膜的位置。停留适当时间后,从容器下部或底部流出或抽出溶胶,使溶胶液面下降,在物体表面留下一层溶胶。经干燥和热处理后,在物体表面得到镀膜。 图2.液面下降法装置示意图 液面下降法优点:所需设备少且简单,镀膜过程中没有大的机械搬运,可以给大型的物体进行镀膜,生产成本和能耗大为降低。 |
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