节能玻璃镀膜材料的设计与可控制备

节能环保等功能建筑材料已成为全球性问题（Science, 315 (2007) 1807-1810），我国建筑能耗已占总能耗的25-27%，其中的50％是因建筑玻璃节能效果差导致的，主要原因之一是由于存在很大的地区和季节差异。节能镀膜玻璃是通过制备适当的膜系，控制和利用太阳光热辐射，实现建筑节能。本项目将研究一种新型智能型低辐射阳光控制镀膜玻璃，它可综合利用低辐射玻璃在2μm以上波长具有优异红外反射性能和热致变色玻璃可调控近红外光反射性能的优点，实现节能镀膜玻璃在不同地区和不同季节应用时的高效节能。通过材料设计理论、可控制备方法以及协同作用规律的研究，实现材料体系、设计理论和可控制备方法的创新，发展"光、电、热、化学等功能协同调控"的新理论，研发具有实用前景的智能低辐射阳光控制镀膜玻璃，推动节能镀膜玻璃材料设计理论和可控制备方法的发展，提高我国节能镀膜玻璃在国际上的核心竞争能力。

节能环保等功能建筑材料已成为全球性问题。据统计，采暖、制冷和采光所使用的能源所占建筑物总能耗的份额，目前在中国约达30%，而在英国等欧洲地区则高达40%以上。节能镀膜玻璃是通过制备适当的膜系，控制和利用太阳光热辐射，实现建筑节能。为解决现有节能镀膜玻璃不能同时适应不同地区或不同季节的问题，我们提出：综合利用低辐射镀膜玻璃在2μm 以上波长区域优异的红外反射性能和热致变色镀膜玻璃可调控近红外光反射性能的优点，从而实现节能镀膜玻璃在不同地区或不同季节应用时的高效节能。（1）针对限制热色变VO2基薄膜在建筑智能窗领域应用的可见光透过率低、相变温度高和相变前后红外光反射率调制效果不理想等问题，通过系统研究溅射工艺参数、后处理工艺参数等工艺过程对二氧化钒的形成过程、微观结构以及热色性能的调控规律，找出了可实用化智能窗用热色变VO2基薄膜的优化工艺参数，为二氧化钒基热色智能窗用节能建筑镀膜材料的工业规模化生产提供了实验和理论依据。（2）通过系统评估低辐射衬底变化（ITO、FTO和AZO等）对进一步沉积的VO2基薄膜的微结构和热色性能的影响，发现：FTO\VO2薄膜具有最低的辐射率0.29 ~ 0.31，同时太阳光控制能力可达4.1% ~ 5.1%，可见光透过率可达52% ~ 70%；AZO\VO2薄膜具有最高的太阳光控制能力4.0% ~ 7.6%，同时辐射率可达0.44 ~ 0.47，可见光透过率可达49% ~ 76%；ITO\VO2薄膜具有最高的近红外控制能力14.5% ~ 15.8%，辐射率为0.42 ~ 0.45，可见光透过率可达46% ~ 54%。（3）辅助膜层材料研究方面，运用薄膜物理学基础理论知识和孔结构膜层小于密实材料折射率为指导，设计了在玻璃表面镀制的膜层结构，通过工艺参数的调控,成功研制出了一种在玻璃表面上低成本镀制减反膜的技术，并于2012年获得中国建筑材料联合会技术发明二等奖。项目执行期间培养研究生16名，其中已毕业研究生10名，在读研究生6名；共发表SCI收录论文30篇，其中影响因子大于3的国际期刊论文5篇；申请中国发明专利11件；获得中国建筑材料工业协会•中国硅酸盐学会授予的中国建筑材料科学技术奖技术发明奖（二等）1项。