銫鎢青銅納米粉體制備及在透明隔熱塗層中的應用

為使玻璃、塑膠等薄型、透明外部材料隔熱且不隔光,同時還節能,目前最有效的辦法就是將具有吸收紅外光能力的納米顆粒,如銻摻雜二氧化錫(ATO)、氧化銦錫(ITO)、六硼化鑭和銫鎢青銅納米顆粒添加到樹脂中,製成透明隔熱塗料直接塗布到玻璃或遮陽布上,或先塗布到PET(聚酯)薄膜上,再將PET薄膜貼到玻璃上(如汽車貼膜),或製作成塑膠薄片,如PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)塑膠,再將這些塑膠薄片和鋼化玻璃複合,也起到阻隔紅外線的作用,從而達到透明隔熱效果。
 
在上述幾種能夠吸收紅外線,從而實現透明隔熱的納米顆粒中,銫鎢青銅納米顆粒(又稱鎢酸銫,cesium tungsten bronze)具有最佳的近紅外吸收特性,通常每平方米塗層中添加2 g即可達到950 nm處透過率10%以下(以此數據表明對近紅外線的吸收),同時在550 nm處可實現70%以上的透過率(70%的指標是絕大多數高透明薄膜的基本指標)。儘管銫鎢青銅納米顆粒具有優良的透明隔熱特性,但現有生產工藝主要採用原料鎢和銫的高溫固相反應,如先在600℃左右形成鎢青銅晶相結構,再於800℃左右還原氣氛中進行還原處理,從而形成高載流子濃度的銫鎢青銅納米顆粒(銫鎢青銅對紅外線的吸收源自於載流子)。該工藝具有操作簡便,批次穩定的優點,但存在顆粒偏大問題,通常在微米級,要實現塗層透明的要求,需要高端分散設備長時間的研磨才能使顆粒粒徑小於100 nm,這就大大增加了使用成本,並且大顆粒的存在使得塗層的霧度(Haze)較大,影響塗層的光學效果。此外,生產過程中採用高危險性還原氫氣,也增加了生產成本。不少研究報導採用濕化學液相方法,如水熱法、溶劑熱法和高溫熱解法製備銫鎢青銅納米顆粒,但均存在製備成本過高,或對設備腐蝕嚴重、壓力過高、安全係數低的問題,至今還沒有完全液相法生產小顆粒銫鎢青銅納米粉體的報導。
 
青銅納米粉
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