基于多层无机材料工艺的家用轿车增透隔热膜设计

摘 要； 通过分析 家用轿车前挡玻 璃表 面的￣ＳＯ２ 折射率 可调的ＴＯ２ ｉ 、 ｉ 组成 的三层增透 隔热膜 的透射率 和隔热率 ， 出了最优化 的膜层 得 组合 。 基于 多层 无机 材料 的增 透 隔热膜直接 制备 于 车窗玻 璃表 面， ０ ｍ以上 紫外 线波段 范 围 内， 此 在４ ０ｉ ｒ 紫外 线的吸 收率 为９ ． ％ ， ９ ９ 在 ４ ０ ｍ一７ Ｏ ｍ 波 段 范 围 内 ， 见 光 的 透 过 率 可 以 达 到 ９ ． ％以上 ， 热 率 在 ８ ％ 。 结 构增 透 隔 热 膜 以 同种 材 质 制 备 多层 不 同折 射率 ０ｎ ０ｎ 的 可 ９５ 隔 ０ 此 薄膜 ， 则各 膜 之 间 无膜 间 应 力和 工 艺 匹 配 的 限 制 ， 为低 成 本 地 削备 家 用轿 车 增 隔 热 膜 提 供 了可 能 。 关 键 词 ； 透 膜 Ｔｉ ２ 导 纳特 征 矩 阵 法 家 用轿 车 数 值 分析 增 Ｏ 中 图 分 类 号 ｌ ５ ＴＢ ７ ６ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ； ７ —０ ｘ ２ ｌ ） ｌｂ－０ Ｏ ０ １ ４ ８ （ ０ ０ １ （） ０ － ６ ９ ２ ２ 夏季行车时 ， 由前 面 及 侧 面车 窗进 入 的 强 烈 的紫 外 线 照射 会 伤 害车 内乘 员 ， 老化 车 内 装饰 ， 且影 响 驾乘 、 度上 升 。 过 给汽 车 温 通 玻璃 贴 上 隔 热膜 ， 目前 家 用汽 车 市场 上 一 种 较为 便捷 、 效 的方 是 有
法。 但汽 车 玻 璃 贴 上 隔 热膜 存在 有 机 物 老 化 、 有毒 排 放 、 度 不足 强 其 中， 反射 率 为 ； 的问题。 折射 率 可调 的 溶胶 凝 胶 法Ｓ Ｏ Ｔｉ ｉ Ｏ 薄膜 制 备技 术的 出现 …， 在 低 成 本制 备 新 型家 用 轿 车 隔 热 增 透 方面 具 有 重 要 实 用 意 义 。 溶 其 中 ， 为 界 面 层数 ； 为 第ｊ 层 的 位 相 厚 度 ｋ ， 膜 胶 一凝胶 法 反应 条 件温 和 ， 产 成本 低 ， 适 于在 弯 曲 、 有 弧 度的 生 且 具 车 窗 玻璃 表 面 镀 膜 。 果 能 够 找 到 合适 的折 射 率 的 材 质和 生 产 工 如 ６ ＝ ｃ ０ ｏｓ （） ３ 艺， 调节 薄 膜 尺 度 参 数 ， 可 根 据 光 波干 涉 原 理 ， 则 有可 能 实 现 性 能 而 ， 为 入 射 光波 长 ， 层的 折射 率 ， 层的厚 度 ，０． 折 ｎ为Ｊ ｄ为ｊ 为 稳 定 、 可见 光 透 射 、 高 高紫 外线 吸 收 、 高红 外线 反射 的 新 型 家 用轿 射 角 ，１为 有 效 折 射 率 。 Ｔ 车隔热增透膜制备 。 ｆ ／ｏＯ 对于Ｐ 振波 ， ｃｓ ． ｚ ． 偏 本 文针 对 折 射 率可 调 的 无 色透 明 Ｔｉ 层的 最新 研 究 进展 和 Ｏ涂 。 ｛ １ … …… … （） ４ 家 用 乘 用车 的隔 热 、 反需 求 ， 过 计 算 、 析 在 家 用 轿 车 隔 热增 减 通 分 ｃ ｓ 可调 的Ｔｉ ｉ 折 Ｏ 组成 的三 层 增透 隔热 膜的 反射 令 ｘ为 膜 系 的光 学 厚 度 ； 损 耗 ， 出 了最 优 化 的膜 层组 合 ， 低 成 本 、 规 模 地 制 备性 能稳 得 为 大 ＝ｒｄ ／， ／ （） ５ 定、 高可 见光 透 射 、 紫外 线吸 收 、 红 外 线 反射 的 新 型 家 用 轿车 高 高 ｘ ， ． ．） （ Ｘ ｘ ｘ （） ６ 隔热增透膜提供了参考 。 则车 窗 隔热 增 透 膜 的 设 计 ， 是 根 据 车 窗 对 太 阳 光 波 的 主要 就 吸 收 要 求Ｓ ） 太 阳光 谱 的 幅 照 度 分 布Ｐ（ ） 优 化 寻找 可实 现 紫 （ 、 ， １计算原理 外 波 段吸 收 最大 、 见 波 段反 射总 能 量 最 小 、 外波 段 反 射最 大 的 可 红 增 透 膜 、 反 膜 系 设 计 的 目的是 根 据 各 种 光学 系统 所 特 有 的 减 多层 膜 ， 定 其结 构 参 数 ｘ。 （ 即 为 评价 函数 ； 确 Ｆ Ｘ） 透 射 率Ｔ、 射率 Ｒ光 谱 特 性 要 求 ， 反 在给 定 波 段 范 围 和 基 片材 料 的 情况下， 确定 各 膜 层介 质的 折 射 率 及 厚 度 。 ５￣ｌ ｛ ｃ 本 文 的 计算 以 反 射 率 Ｒ为基 础 。 射 率Ｔ＝ ｌ 反射 率 Ｒ。 组 透 一 ＋ （， ） ｒ Ｘ （ Ｐ ）ｄ ）九 （ （ ７ ） 膜 系 的 反射 率 Ｒ取决 于 各 膜 层 的折 射 率ｎ 、 膜 层 厚 度ｄ以 及 所考 ． 各 ． 察 的光 波 的波 长 。 系 的反 射 率 （ 透过 率 ） 这 些结 构参 数 的 膜 或 是 ２计算结果及分析 函数 。 膜 系的 反射 率Ｒ可 以 通过 调 整ｎ， ． ｄ来获 得 优化 的 反射 率 。 根 据 新 型家 用轿 车 隔 热增 透 膜 制 备 所 特 有 的 各 波 段 反 射 率 、 膜 的特 征 矩 阵 为Ｉ ； １ 透 射 率 光谱 特 性 要求 ， 想的 隔 热 增透 膜 的 功能 目标 为 ； ０ ｎ 理 在４ ０ ｍ 以下 近 紫 外 部 分 截 止 、 ４ ０ ０ ｎ 在 ０ ～７ Ｏ ｍ可 见光 波 段 高 透 过 率 、 在 表１ 优 化前 的初始 膜 系结 构 ７ ０ ｍ以上 近 红 外部 分 高 反射 率 。 ０ｎ 层 Ａ Ｓ ｚｌ ｉ－ Ｆ ２ Ｇ ｓ ｉ ｉ Ｏ １ ｉ－ ｌｓ ｔ Ｏ Ｔ ２ Ｏ２ ａ 在 给 定 波 段 范 围 和 基 片 材 料 的 情 况 下 ， 们 采 用 经 典 的 ／ 我 ４ 优 前 射 Ｏ ｌ２５ １２ 化 折 率 ｌ ４ ． ２５ ｌ５ ０ Ｏ ５ ／ ／ 三层 减 反射 膜 结构 ， ５ ０ ｍ为 中心 波 长 ， ２ ４ 以 ｌｎ 分析 优 化 了 优 前 度 ２ ５Ｉ１ ｌ １ ｉ 化 厚 ＼１ １ ２５１ ２５ ｌ Ｌ ７ ｌ］７ １ ７ Ｈ ｎ １ １ ］ 由Ｓ Ｏ 、 ｉ 折射 率 可调 的Ｔｉ 组成 的 三 层增 透 隔热 膜的 折 射率 特性 。 Ｏ２ 优化后折射率 ． １４ ｌ １ ６ １ ．５ Ｏ ６ ２１ １ ２ ． ． ５ 计 算 过程 中 ， 们 以公 式 ８ 我 所示 Ｆ（ 为 评价 函数 自编 程序 ， ０ Ｘ） 对４ ０～ 优 化 后 厚 度 、 ２ ｎｎ ２ ５ｎ ｌ ７ １＂ １ ７５ ｌｌ ５ １ ２ ． １ ｎ ５１１ １ ７０ ０ Ｂｍ波 长范 围内不 同减 反膜 结构 进 行数 值计 算 ， 出 了最优 化 得 的膜 层结 构 数据 。 中Ｓ Ｏ，空 气 、 底 玻璃 的 折射 率 分 别为 １４５ 其 ｉ 、 基 ． 、 ｌ １ ５ 溶胶 凝 胶 法 制 备Ｔ Ｏ， 膜 工 艺参 数 和折 算 率 数值 ， 折 和 ．。 ｉ 薄 其 射率采用设定为１４ ． ６～２． 之 间 。 １ 表 １ 采 用 经 典 的 ／ ／ 一 ／ 三 层 减 反 射 膜 结 构 ， 为 ４ ２ ４ 以 ５０ １ ｎｍ为 中 心波 长 ， 化所 得 的 最 佳 膜 系 参 数 。 优 图 １ 示 反 射 损 耗 曲 线 的 变 化 规 律 。 图 ｌ 以看 出 ， ｉ 一 所 从 可 Ｓ Ｏ， Ｔｉ 一Ｔｉ 结构 理论 的光谱 中心波 长 的反射 率在 可 见光 部分（ ０ Ｏ Ｏ ４０ ７ ０ 显著 降 低 ， 该 波 段 内 反射 率 均 匀 ， 有 偏 色 现象 。 其 它 波 ０） 且 没 但 段的 光 谱反 射 率 均 有显 著 提 高 。 整个 可 见 光波 段 ， 在 透过 率 可达 到
Ｑ： 墼
Ｓ ｃｉ ｅｎｃ ａｎ Ｔ ｅｃｈ ｅ ｄ ｎｏｌ ｙ Ｉ ｏｖａｔｏｎ ｏｇ ｎｎ ｉ Ｈｅｒ ｌ ａｄ
技 术 创 新
基于多层无机材料工艺的家用轿 车增透隔热膜 设计
刘 守 彬 田 汉 民 （． １ 南京信息职 业技 术学 院 江 苏南京 ２ ０ ６ ２ 河 北 工 业 大 学 信 息 工 程 学 院 天 津 ３ ０ ０ １ ４ ０ ０１ ） ３