热致变色材料制造技术

本发明专利技术描述了热致变色材料。所描述的热致变色材料包括含钒(IV)氧化物和由具有成膜特性的前体获得的固体组分的材料。还描述了热致变色材料的制备方法。变色材料的制备方法。变色材料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热致变色材料


[0001]本专利技术涉及含热致变色组分的材料。

技术介绍

[0002]众所周知，钒(IV)氧化物(VO2)能够在低温单斜相VO2(M)和高温金红石相VO2(R)之间进行完全可逆的金属到半导体相变。金红石相是半金属，其反射和/或吸收宽范围的太阳波长，例如红外线。单斜相是半导体，其反射和/或吸收相当少的光，尤其是相当少的太阳红外光。已经建议在窗户涂层中使用VO2，以获得用于建筑物的玻璃窗户，其中，随着温度的升高，该玻璃窗户反射和/或阻挡更多来自太阳光的(近)红外线。这可以有利地用于降低冷却有窗户的建筑物的能耗。VO2的热致变色转变温度为68℃。掺杂金属离子可用于降低转变温度，例如降低至25℃
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30℃。
[0003]WO2005/059201描述了常压化学气相沉积(APCVD)用于在基底上生产热致变色过渡金属掺杂的VO2的膜的用途。
[0004]EP2368858描述了一种制造面板的方法，该方法包括在透明基底的表面喷涂含热致变色材料和氧化硅的涂层溶液和干燥该涂层溶液，以在基底表面上形成涂层膜。在EP2368858的实验例1中，涂覆SiO2溶胶溶液，并在300℃的温度下烧结涂层膜1小时。在EP2368858的实验例3中，稀释了SiO2溶胶溶液和V(OR)4，随后涂覆和烧结所得溶液。在EP2368858中，使用SiO2来调节(降低)涂层的折射率。
[0005]本专利技术的目的是提供具有改进性能的热致变色材料。在从高温状态(高于转变温度)转变到低温状态(低于转变温度)时，根据本专利技术一个方面的材料例如红外线透射率大幅提高。该材料具有例如低的转变温度。该材料具有例如良好的抗划伤性。

技术实现思路

[0006]本专利技术在第一方面涉及一种热致变色材料，包括：钒(IV)氧化物和由具有成膜特性的前体获得的固体组分，其中，热致变色材料显示出从高于转变温度到低于转变温度针对红外线(800nm
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2400nm)的透射率提高，该透射率提高比不含所述固体组分的参考材料的所述透射率提高更大；和/或其中热致变色材料显示出比不含所述固体组分的参考材料低至少5℃的转变温度。
[0007]本专利技术还涉及一种用于制备含基底和基底上的涂层的涂覆制品的方法，其中该涂层包括钒(IV)氧化物和二氧化硅，其中该方法包括：将含钒(IV)氧化物的前体和二氧化硅的涂层配制物施涂于基底上以提供经涂覆的基底，在包括以体积计含量小于1000ppm的氧气的气氛下和在至少350℃的温度下对该经涂覆的基底进行热处理少于60分钟的一段时间。
[0008]本专利技术还涉及一种制备组合物(例如颜料组合物)的方法，所述组合物包括钒(IV)氧化物和二氧化硅，其中该方法包括：提供含液体介质、钒(IV)氧化物的前体和二氧化硅的配制物；干燥所述配制物以除去至少部分所述液体，以产生经干燥的材料；和在包括以体积
计含量小于1000ppm的氧气的气氛下和在至少350℃的温度下对经干燥的材料进行热处理少于60分钟的一段时间。
[0009]本专利技术进一步涉及二氧化硅在含钒(IV)氧化物的热致变色材料中作为添加剂的用途，用于降低所述热致变色材料的涂层的表面粗糙度，优选地，额外用于增强从高于转变温度到低于转变温度针对红外线(800nm
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2400nm)的透射率提高，其中优选根据如本文所述的方法A测量透射率提高。
[0010]本专利技术还涉及一种热致变色材料，包括：钒(IV)氧化物和固体组分，其中所述固体组分包括SiO2、ZrO2、TiO2、Al2O3、HfO2、MgF2、CaF2、有机硅氧烷化合物或其混合物。优选地，该热致变色材料包括钒(IV)氧化物和SiO2。本专利技术进一步涉及一种包括基底和涂层的涂覆制品，该涂层包括所述热致变色材料并且具有小于10nm的表面粗糙度。优选使用本文所述的方法B测量表面粗糙度。
附图说明
[0011]图1示出了本文所述实施例中使用的测量方法。
具体实施方式
[0012]本专利技术在一方面涉及热致变色材料。该材料包括热致变色组分。该热致变色组分通常但不排他地为钒(IV)氧化物。该材料还包括固体组分。该材料在环境条件(20℃和0.10MPa)下为固体材料。该材料例如是粒状材料或例如基底上的涂层。粒状材料例如是微粒材料。粒状材料例如是粉末或包括例如薄片或颗粒。涂层包括例如基底上的材料的涂覆层。该涂覆层的厚度例如小于0.10mm，或小于20μm或小于10μm，或甚至小于1.0μm或小于500nm。例如，层的厚度为10nm至200nm。基底包括例如基于例如二氧化硅的玻璃。基底包括例如非晶体、无定形固体。任选地，在热致变色材料涂层和基底之间存在另外的层。
[0013]上述热致变色材料包括固体组分。该固体组分例如由具有成膜特性的前体获得。该前体例如适合于用溶胶
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凝胶工艺成膜。该前体例如是液体介质中颗粒的胶体悬浮液。该前体例如是溶胶。在一些实施方式中，溶胶形式的前体向热致变色材料(的一部分)的转变可以通过前体是凝胶或包括凝胶的阶段进行。在一些其他实施方式中，固体组分的溶胶前体转变成热致变色材料的一部分，而不经过凝胶阶段。
[0014]在热致变色材料中包括固体组分可以例如有助于良好的抗划伤性和其他机械性能。尤其是，固体组分的前体的成膜特性可以有助于这些性能，例如通过提供固体组分作为热致变色组分的基质。
[0015]如实施例中所示，出人意料地发现通过包括固体组分改善了热致变色组分的光学性能。例如，如实施例中所示，固体组分可以出人意料地提供改进的ΔIR。
[0016]固体组分不同于热致变色组分。如果热致变色组分是VO2，那么固体组分不同于VO2。
[0017]固体组分包括例如选自由金属氮族元素(包括例如氮或磷原子)、金属硫族元素(包括例如氧、硫或硒原子)、金属卤素(包括例如氟、氯、溴或碘原子)或其组合组成的组中的一种或多种化合物。固体组分包括例如下述化合物：该化合物包括结合到选自由氮、磷、氧、硫、硒、氟、氯、溴或碘组成的组中的原子上的金属原子，例如，结合到选自由氧或氟组成
的组中的原子上的金属原子。固体组分包括例如金属原子。固体组分包括例如选自由以下物质组成的组中的一种或多种化合物：金属氧化物、金属氟化物、金属硫化物或金属氮化物、将这种金属化合物与有机化合物结合的杂化材料，和有机金属化合物。固体组分包括例如选自由金属氧化物和金属氟化物组成的组中的一种或多种。所述化合物中的金属元素例如选自由碱土金属、过渡金属、锕系元素、镧系元素、后过渡金属和准金属组成的组。准金属包括例如元素硼、硅、锗、砷、锑和碲。如本文所用，金属包括硅。尤其是，金属原子包括硅原子。后过渡金属元素包括例如铝、镓、铟、锡和铅。包括在固体组分的所述示例性化合物中的示例性金属元素包括例如硅、锆、钛、铝、铪、镁和钙。所讨论的含金属原子的固体组分中包括的化合物不必是分子化合物。
[0018]固体组分包括例如SiO2、ZrO2、TiO2、Al2O3、HfO2、M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热致变色材料，包括：钒(IV)氧化物，和由具有成膜特性的前体获得的固体组分，其中，所述热致变色材料显示出从高于转变温度到低于转变温度针对红外线(800nm
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2400nm)的透射率提高，该透射率提高比不含所述固体组分的参考材料的所述透射率提高更大；和/或其中，所述热致变色材料显示出比不含所述固体组分的参考材料低至少5℃的转变温度。2.根据权利要求1所述的热致变色材料，其中，所述固体组分包括SiO2、ZrO2、TiO2、Al2O3、HfO2、MgF2、CaF2、有机硅氧烷化合物，或其混合物。3.根据权利要求1或2所述的热致变色材料，进一步包括掺杂离子。4.根据权利要求3所述的热致变色材料，其中，所述掺杂离子包括Mo、W、Ta、Nb、Al、F的离子，或这些离子的混合物。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的热致变色材料，其中，所述热致变色材料既显示出从高于转变温度到低于转变温度针对红外线(800nm
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2400nm)的透射率提高，该透射率提高比不含所述固体组分的参考材料的所述透射率提高更大；也显示出比不含所述固体组分的参考材料低至少5℃的转变温度。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的热致变色材料，其中，所述材料包括相对于总材料的至少25vol％的VO2和相对于总材料的至少5vol％的所述固体组分。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的热致变色材料，其中，所述材料以V与Si的原子比为2至10包括V和Si。8.一种涂覆制品，包括基底和作为涂覆层的权利要求1
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7中任一项所述的热致变色材料，优选其中所述涂覆层具有小于10nm的表面粗糙度(Pq)。9.一种组合物，包括作为粒状材料的权利要求1
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7中任一项所述的热致变色材料。10.一种用于制备涂覆制品的方法，所述涂覆制品包括基底和所述基底上的涂层，其中，所述涂层包括钒(IV)氧化物和二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯卡尔，
申请(专利权)人：克墨洛特科学参与有限公司，
类型：发明
国别省市：