本發(fā)明涉及一種透明體及制備方法，尤其是一種具有阻熱性能的多孔銀膜透明體及其制備方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，玻璃建筑、汽車、大棚等在夏天會很熱，這種熱的來源主要是太陽光中的紅外光輻射。大多數(shù)金屬，如金、銀、鉑、鋁等對可見光以及紅外光都有很好的反射效果，但當(dāng)上述金屬被加工成多孔薄膜后，其光的透過性能會有所改變。如題為“Transparent and conductive metallic electrodes fabricated by using nanosphere lithography”，Org Electron，2011，12，961-965(“利用納米球印刷技術(shù)制備的透明導(dǎo)電金屬電極”，《有機電子學(xué)》2011年第12期第961～965頁)的文章。該文中提及的透明導(dǎo)電金屬電極為玻璃上覆有多孔陣列銀膜，其中，多孔陣列銀膜的厚度為10～20nm，銀膜上的孔間距為590nm、孔徑為420nm；其制備方法為先使用勻膠機在玻璃上旋涂聚苯乙烯微球溶液，再待微球溶液干燥后，使用氧等離子體刻蝕微球，得到覆于玻璃上的非密六角排布的聚苯乙烯微球陣列，之后，先通過電子束蒸發(fā)法于表面覆有聚苯乙烯微球陣列的玻璃上蒸鍍銀后，將其置于二氯甲烷中浸泡去除聚苯乙烯微球，得到覆有多孔陣列銀膜的玻璃，為將覆有多孔陣列銀膜的玻璃用于發(fā)光二極管，再于其上涂敷發(fā)光膜，獲得產(chǎn)物。這種產(chǎn)物中的覆于玻璃上的多孔陣列銀膜雖可用作透明導(dǎo)電金屬電極，卻和其制備方法都存在著不足之處，首先，產(chǎn)物是通過盡量減少鍍銀量來增加其光透過性能的，如膜厚為10nm的銀膜的可見光透過率要高于20nm的銀膜，其可見光透過率可達70％，然其透過率隨波長的變化并不大，紅外光的透過率與可見光的透過率不相上下，不具有阻隔紅外光的性能；其次，制備方法既不能獲得低紅外光透過率的產(chǎn)物，又因使用旋涂法獲得的單層聚苯乙烯小球的陣列性差，致使最終得到的多孔銀膜的圓孔難以實現(xiàn)大面積的周期均勻排布。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種具有較高的可見光透過率和紅外光阻隔率的具有阻熱性能的多孔銀膜透明體。

本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題為提供一種上述具有阻熱性能的多孔銀膜透明體的制備方法。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：具有阻熱性能的多孔銀膜透明體由依次覆于透明基底上的按六角結(jié)構(gòu)周期排列的圓孔陣列銀膜和薄膜組成，特別是，

所述按六角結(jié)構(gòu)周期排列的圓孔陣列銀膜的膜厚為40～100nm；

所述按六角結(jié)構(gòu)周期排列的圓孔陣列銀膜上的圓孔直徑為150～300nm、孔中心距為250～500nm；

所述薄膜的膜厚為100～200nm，其由聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯組成。

作為具有阻熱性能的多孔銀膜透明體的進一步改進：

優(yōu)選地，按六角結(jié)構(gòu)周期排列的圓孔陣列銀膜上的圓孔間置有十字孔；利于進一步地提高目的產(chǎn)物的可見光透過率和提升紅外光阻隔率。

優(yōu)選地，透明基底為玻璃，或聚甲基丙烯酸甲酯膜，或聚對苯二甲酸乙二醇酯膜。

為解決本發(fā)明的另一個技術(shù)問題，所采用的另一個技術(shù)方案為：上述具有阻熱性能的多孔銀膜透明體的制備方法包括氧等離子體刻蝕法和電子束蒸鍍法，特別是主要步驟如下：

步驟1，先將2～3wt％的球直徑為250～500nm的聚苯乙烯微球原液和乙醇按照體積比為0.8～1.2:0.8～1.2的比例混合后超聲至少10min，得到微球-乙醇混合液，再將微球-乙醇混合液逐滴滴入表面覆有水膜的透明基底上后，待其經(jīng)氣-液界面自組裝和溶劑的蒸發(fā)，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球陣列的透明基底；

步驟2，先對透明基底上的單層聚苯乙烯微球陣列進行氧等離子體刻蝕，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底，再對表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底使用電子束蒸鍍法蒸鍍銀膜后，將其置于甲苯溶液中超聲至少2min，得到表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底；

步驟3，于表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底上涂敷薄膜溶液，干燥后，制得具有阻熱性能的多孔銀膜透明體。

作為具有阻熱性能的多孔銀膜透明體的制備方法的進一步改進：

優(yōu)選地，于微球-乙醇混合液滴入表面覆有水膜的透明基底上之前，先將透明基底依次分別置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗30min后干燥，再將干燥的透明基底置于等離子體清洗機中清洗30min；利于得到表面親水的透明基底。

優(yōu)選地，透明基底為玻璃，或聚甲基丙烯酸甲酯膜，或聚對苯二甲酸乙二醇酯膜。

優(yōu)選地，氧等離子體刻蝕時的氧氣流量為25sccm、功率為150W、真空度為0.1Pa、時間為30～50s。

優(yōu)選地，涂敷薄膜溶液為旋涂，其轉(zhuǎn)速為1500r/min。

優(yōu)選地，薄膜溶液為10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液，或聚苯乙烯溶液。

優(yōu)選地，于涂敷薄膜溶液之前，使用掩模法于透明基底上的圓孔陣列銀膜的圓孔間設(shè)置十字孔；以得到表面覆有圓孔和十字孔陣列銀膜的透明基底。

相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

其一，對制得的中間產(chǎn)物——覆于透明基底上的圓孔陣列銀膜和目的產(chǎn)物分別使用掃描電鏡和紫外-可見-紅外光譜儀進行表征，由其結(jié)果可知，中間產(chǎn)物為覆于透明基底上的按六角結(jié)構(gòu)周期排列的圓孔陣列銀膜；其中，圓孔陣列銀膜的膜厚為40～100nm，銀膜上的圓孔直徑為150～300nm、孔中心距為250～500nm。中間產(chǎn)物的可見光透過率高達79％、紅外光透過率僅為15～37％；目的產(chǎn)物的可見光透過率和紅外光透過率與中間產(chǎn)物的相差不大，僅是略有紅移。這種由透明基底和覆于其上的圓孔陣列銀膜以及薄膜組裝成的目的產(chǎn)物，既由于金屬銀對可見光以及紅外光都有很好的反射作用，又因經(jīng)多重篩選、優(yōu)化和統(tǒng)籌整合后設(shè)定的銀膜的膜厚、銀膜上的圓孔直徑和孔中心距，以及較好的圓孔陣列，使其與可見光波段的入射光發(fā)生耦合，產(chǎn)生了表面等離子體共振(SPR)，使得此波段的光具有較高的透過率，而其它波段的光的透過率受限，還由于銀膜上薄膜的覆蓋，而使得目的產(chǎn)物不僅同時具有了較高的可見光透過率和紅外光阻隔率，還避免了銀膜的氧化，使其經(jīng)久耐用。

其二，制備方法科學(xué)、有效。不僅制得了具有較高的可見光透過率和紅外光阻隔率的目的產(chǎn)物——具有阻熱性能的多孔銀膜透明體，還使其具有了極高的性能穩(wěn)定性，更有著易于制備大面積孔周期均勻排布的圓孔陣列銀膜，為目的產(chǎn)物具備較高可見光透過率和紅外光阻隔率奠定了良好的基礎(chǔ)的特點；進而使目的產(chǎn)物極易于廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代建筑、交通、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是對獲得的中間產(chǎn)物使用掃描電鏡(SEM)進行表征的結(jié)果之一。其中的透明基底為玻璃，SEM圖像顯示出中間產(chǎn)物為按六角結(jié)構(gòu)周期排列的圓孔陣列膜。

圖2是對圖1所示的中間產(chǎn)物使用紫外-可見-紅外光譜(UV-vis-FTIR)儀進行表征的結(jié)果之一。UV-vis-FTIR譜圖表明了中間產(chǎn)物既有著較高的可見光透過率，又可以大幅度地過濾太陽光中的近紅外光。

圖3是對目的產(chǎn)物使用紫外-可見-紅外光譜儀進行表征的結(jié)果之一。UV-vis-FTIR譜圖表明了目的產(chǎn)物同樣具有較高的可見光透過率和紅外光阻隔率，只是透過和阻隔的波長略有紅移。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細的描述。

首先從市場購得或自行制得：

球直徑為250～500nm的聚苯乙烯微球原液；

乙醇；

甲苯溶液；

作為透明基底的玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯膜和聚對苯二甲酸乙二醇酯膜；

作為薄膜溶液的聚甲基丙烯酸甲酯溶液和聚苯乙烯溶液。

接著，

實施例1

制備的具體步驟為：

步驟1，先將2wt％的球直徑為250nm的聚苯乙烯微球原液和乙醇按照體積比為0.8:1.2的比例混合后超聲10min，得到微球-乙醇混合液。再將微球-乙醇混合液逐滴滴入表面覆有水膜的透明基底上后，待其經(jīng)氣-液界面自組裝和溶劑的蒸發(fā)，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球陣列的透明基底；其中，于微球-乙醇混合液滴入表面覆有水膜的透明基底上之前，先將透明基底依次分別置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗30min后干燥，再將干燥的透明基底置于等離子體清洗機中清洗30min，得到表面親水的透明基底，透明基底為玻璃。

步驟2，先對透明基底上的單層聚苯乙烯微球陣列進行氧等離子體刻蝕；其中，氧等離子體刻蝕時的氧氣流量為25sccm、功率為150W、真空度為0.1Pa、時間為30s，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底。再對表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底使用電子束蒸鍍法蒸鍍膜厚為40nm的銀膜后，將其置于甲苯溶液中超聲2min，得到近似于圖1所示的表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底。

步驟3，于表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底上涂敷薄膜溶液；其中，涂敷薄膜溶液為旋涂，其轉(zhuǎn)速為1500r/min，薄膜溶液為10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液，干燥后，制得如圖3中的曲線所示的具有阻熱性能的多孔銀膜透明體。

實施例2

制備的具體步驟為：

步驟1，先將2.3wt％的球直徑為300nm的聚苯乙烯微球原液和乙醇按照體積比為0.9:1.1的比例混合后超聲13min，得到微球-乙醇混合液。再將微球-乙醇混合液逐滴滴入表面覆有水膜的透明基底上后，待其經(jīng)氣-液界面自組裝和溶劑的蒸發(fā)，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球陣列的透明基底；其中，于微球-乙醇混合液滴入表面覆有水膜的透明基底上之前，先將透明基底依次分別置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗30min后干燥，再將干燥的透明基底置于等離子體清洗機中清洗30min，得到表面親水的透明基底，透明基底為玻璃。

步驟2，先對透明基底上的單層聚苯乙烯微球陣列進行氧等離子體刻蝕；其中，氧等離子體刻蝕時的氧氣流量為25sccm、功率為150W、真空度為0.1Pa、時間為35s，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底。再對表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底使用電子束蒸鍍法蒸鍍膜厚為60nm的銀膜后，將其置于甲苯溶液中超聲3min，得到近似于圖1所示的表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底。

步驟3，于表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底上涂敷薄膜溶液；其中，涂敷薄膜溶液為旋涂，其轉(zhuǎn)速為1500r/min，薄膜溶液為10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液，干燥后，制得如圖3中的曲線所示的具有阻熱性能的多孔銀膜透明體。

實施例3

制備的具體步驟為：

步驟1，先將2.5wt％的球直徑為350nm的聚苯乙烯微球原液和乙醇按照體積比為1:1的比例混合后超聲15min，得到微球-乙醇混合液。再將微球-乙醇混合液逐滴滴入表面覆有水膜的透明基底上后，待其經(jīng)氣-液界面自組裝和溶劑的蒸發(fā)，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球陣列的透明基底；其中，于微球-乙醇混合液滴入表面覆有水膜的透明基底上之前，先將透明基底依次分別置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗30min后干燥，再將干燥的透明基底置于等離子體清洗機中清洗30min，得到表面親水的透明基底，透明基底為玻璃。

步驟2，先對透明基底上的單層聚苯乙烯微球陣列進行氧等離子體刻蝕；其中，氧等離子體刻蝕時的氧氣流量為25sccm、功率為150W、真空度為0.1Pa、時間為40s，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底。再對表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底使用電子束蒸鍍法蒸鍍膜厚為50nm的銀膜后，將其置于甲苯溶液中超聲4min，得到如圖1所示的表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底。

步驟3，于表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底上涂敷薄膜溶液；其中，涂敷薄膜溶液為旋涂，其轉(zhuǎn)速為1500r/min，薄膜溶液為10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液，干燥后，制得如圖3中的曲線所示的具有阻熱性能的多孔銀膜透明體。

實施例4

制備的具體步驟為：

步驟1，先將2.8wt％的球直徑為400nm的聚苯乙烯微球原液和乙醇按照體積比為1.1:0.9的比例混合后超聲18min，得到微球-乙醇混合液。再將微球-乙醇混合液逐滴滴入表面覆有水膜的透明基底上后，待其經(jīng)氣-液界面自組裝和溶劑的蒸發(fā)，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球陣列的透明基底；其中，于微球-乙醇混合液滴入表面覆有水膜的透明基底上之前，先將透明基底依次分別置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗30min后干燥，再將干燥的透明基底置于等離子體清洗機中清洗30min，得到表面親水的透明基底，透明基底為玻璃。

步驟2，先對透明基底上的單層聚苯乙烯微球陣列進行氧等離子體刻蝕；其中，氧等離子體刻蝕時的氧氣流量為25sccm、功率為150W、真空度為0.1Pa、時間為45s，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底。再對表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底使用電子束蒸鍍法蒸鍍膜厚為80nm的銀膜后，將其置于甲苯溶液中超聲5min，得到近似于圖1所示的表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底。

步驟3，于表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底上涂敷薄膜溶液；其中，涂敷薄膜溶液為旋涂，其轉(zhuǎn)速為1500r/min，薄膜溶液為10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液，干燥后，制得如圖3中的曲線所示的具有阻熱性能的多孔銀膜透明體。

實施例5

制備的具體步驟為：

步驟1，先將3wt％的球直徑為500nm的聚苯乙烯微球原液和乙醇按照體積比為1.2:0.8的比例混合后超聲20min，得到微球-乙醇混合液。再將微球-乙醇混合液逐滴滴入表面覆有水膜的透明基底上后，待其經(jīng)氣-液界面自組裝和溶劑的蒸發(fā)，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球陣列的透明基底；其中，于微球-乙醇混合液滴入表面覆有水膜的透明基底上之前，先將透明基底依次分別置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗30min后干燥，再將干燥的透明基底置于等離子體清洗機中清洗30min，得到表面親水的透明基底，透明基底為玻璃。

步驟2，先對透明基底上的單層聚苯乙烯微球陣列進行氧等離子體刻蝕；其中，氧等離子體刻蝕時的氧氣流量為25sccm、功率為150W、真空度為0.1Pa、時間為50s，得到表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底。再對表面覆有單層聚苯乙烯微球松散陣列的透明基底使用電子束蒸鍍法蒸鍍膜厚為100nm的銀膜后，將其置于甲苯溶液中超聲6min，得到近似于圖1所示的表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底。

步驟3，于表面覆有圓孔陣列銀膜的透明基底上涂敷薄膜溶液；其中，涂敷薄膜溶液為旋涂，其轉(zhuǎn)速為1500r/min，薄膜溶液為10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液，干燥后，制得如圖3中的曲線所示的具有阻熱性能的多孔銀膜透明體。

再分別選用作為透明基底的玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯膜或聚對苯二甲酸乙二醇酯膜，作為薄膜溶液的聚甲基丙烯酸甲酯溶液或聚苯乙烯溶液，重復(fù)上述實施例1～5，同樣制得了如圖3中的曲線所示的具有阻熱性能的多孔銀膜透明體。

若為得到更高可見光透過率和紅外光阻隔率的目的產(chǎn)物，可于涂敷薄膜溶液之前，先使用掩模法于透明基底上的圓孔陣列銀膜的圓孔間設(shè)置十字孔。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的具有阻熱性能的多孔銀膜透明體及其制備方法進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。