近红外线阻断膜

1PresentationTitle近红外线阻断膜的制造及应用2PresentationTitleMain近红外线阻断膜的概念及应用吸收型近红外线阻断膜反射型近红外线阻断膜近红外线阻断膜的制备技术3PresentationTitle近红外线阻断膜的概念电磁波谱•可见光波长400nm～700nm•红外线波长750nm～1000μm近红外（NIR）线是波长大于红色光波长的一定范围的电磁辐射，波长范围是700nm~2000nm。中红外线波长3000nm~5000nm，远红外线波长8000nm~14000nm近红外线阻断膜是对近红外线有阻断作用的薄膜，是在玻璃或者柔性薄膜基材上通过镀膜工艺制备的。4PresentationTitle近红外线阻断膜的应用—窗膜太阳辐射按波长分为紫外、可见、红外三个区域，其能量主要集中在近红外光区域，占97%，在到达地面的太阳能里占53%。普通玻璃能透过90%的太阳辐射，在透过可见光的同时，也透过红外线，所以成为建筑物、汽车耗能的主要原因。窗膜是一种既透光又高隔热的功能性薄膜，贴在玻璃表面用于改善玻璃的性能和强度，使其具有保温、隔热、节能、防紫外线等功能，主要用于汽车玻璃和建筑门窗等。5PresentationTitle近红外线阻断膜的应用—PDP滤光膜等离子显示器是在两片玻璃之间封入含有氙、氖的混合气体，当向电极上加入电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。等离子体放电：等离子体中的气体正离子缺少束缚电子，因而有空的能级，这是一个势井——若以无穷远为0势能点的话，该能级所对应的能量为一个负值。等离子体中的电子基本上是自由电子，且具有一定的动能，电子的能量为正。放电时，电子与正离子相互碰撞，自由电子就可能落入正离子的势井中。自由电子本身的正能量减去势井的负能量是一个较大的正能量。电子要把这一能量释放出来，途径之一就是把这些能量变成光子的形式放出来。能量较大的光子一般就是紫外线的光子。6PresentationTitle近红外线阻断膜的应用—PDP滤光膜气体等离子体放电产生紫外线，紫外线激发荧光屏，荧光屏发出可见光。PDP工作时还会产生波长820nm～1100nm区域的近红外线，该红外线与红外遥控装置波长区域重叠，因而需要阻断该红外线。PDP电视通过在其前面加装滤光片达到阻断近红外线的目的，PDP滤光膜的技术指标主要包括如下几个方面：可见光透过率、近红外线阻断率、物理性能。7PresentationTitle近红外线阻断膜的应用—PDP滤光膜PDP滤光膜在可见光区域的透过率越高，电视能耗越低。目前市场上的PDP滤光膜在可见光区域的透过率介于40%～60%；PDP滤光膜在近红外区域的透过率应很低，一般要求850nm透过率小于15%，950nm小于5%；为了保证PDP电视长期使用的可靠性，PDP滤光膜必须具有优异的耐光性。8PresentationTitle近红外线阻断膜的分类根据对近红外线阻断的作用原理，近红外线阻断膜主要有吸收型和反射型两类。近红外线阻断膜近红外吸收剂树脂基体助剂有机类无机类吸收型反射型9PresentationTitle吸收型近红外线阻断膜吸收型近红外线阻断膜组成：近红外吸收剂、树脂基体、助剂。其中起近红外线阻断功能的关键材料是近红外吸收剂；树脂基体主要成为成膜物质，起粘接其他组分形成膜层的功能，不具有吸收近红外线的功能，但是对膜层的物理机械性能起决定性作用。10PresentationTitle吸收型近红外线阻断膜-有机类近红外吸收染料是近年来染料化学领域中研究较多的功能染料之一，其应用非常广泛，可用作光储存、激光防护、显示器滤光膜的制造等。有机类吸收染料有：菁染料、酞菁染料、硫代双烯染料、芳甲烷类染料、醌型染料等。菁染料：使用最多，具有高摩尔消光系数（指浓度为1摩尔/升时的吸光系数，其大小反映吸光物质对光的吸收能力），吸收波长可调范围大。菁染料分子含有链共轭（由于形成共轭π键而引起的分子性质的改变叫做共轭效应）结构，通过调节共轭链的长度或结构可改变菁染料的光谱性能。11PresentationTitle吸收型近红外线阻断膜-无机类除了有机类染料外，一些金属微粒、无机化合物及金属离子在近红外区域也产生一定的吸收。无机近红外线的吸收能力稍差，但是耐光性非常优异。金属微粒Ni、W、Mo等在近红外区域具有极高的光吸收系数，金属微粒被光照射时，金属会产生等离子体共振吸收（吸收光和发射光的基本单元是谐振子，每种谐振子都有它的固有频率﹐当外来电磁波的频率和谐振子的固有频率相同时﹐谐振子会对外来的辐射产生很强的吸收﹐这种吸收称为共振吸收）的现象。该吸收现象根据金属的种类、形状不同而吸收波长不同。比如：球状的金微粒分散在水中，在530nm附近有吸收区域；棒状的长50mm、直径10mm的金对850nm的光具有优异的吸收能力。12PresentationTitle吸收型近红外线阻断膜-无机类半导体纳米粒子，由于粒子半径小，在可见光区具有较好的透过率。一些金属离子在配位电子的作用下，在近红外区也可以产生强烈的吸收，如钨、锡、铜的金属络合物（含有络离子的化合物）。复合钨氧化物微粒的透过光谱曲线13PresentationTitle反射型近红外线阻断膜反射型近红外线阻断膜有半导体薄膜、金属膜、金属-介质膜、全介质多层膜。半导体薄膜：主要特性是可见光高透过、红外光高反射，目前研究最成熟的是ITO薄膜。在近红外区由于载流子的等离子体振动现象而产生反射，所以ITO薄膜在近红外区的光透过率很低，反射率很高，但是在可见光区的透过率非常好。ITO薄膜的光谱曲线14PresentationTitle反射型近红外线阻断膜金属膜：常用金属有铝、金、银、铜等，金属薄膜的优点是可以在非常低的衬底温度下沉积。金属膜为了保证可见光的透过率，厚度必须很薄，一般不大于20nm。波长/um反射率/%铝银金铜铑0.590.497.747.760.077.41.093.298.998.298.585.03.097.398.998.398.692.55.097.798.998.398.794.58.098.098.998.498.795.210.098.198.998.498.896.015PresentationTitle反射型近红外线阻断膜金属-介质膜：金属极易氧化、质软、不耐磨、与基体附着力差，因此在金属层的两侧加介质膜，金属介质膜大大改善了金属膜存在的附着力和稳定性差的问题。全介质多层膜：利用光的干涉原理设计的，由较高折射率和较低折射率的两种材料交替叠加而成。通过严格控制每层膜的折射率和厚度，全介质多层膜对特定波长处的光通过干涉增加或减少反射能力。16PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术近红外线阻断膜制备技术有涂布技术、真空蒸镀、磁控溅射、离子束溅射等方法。涂布技术：组成涂布液的所有成分经混合、溶解、分散等工艺，获得尽量小的分散颗粒尺寸再用一种或多种涂布方法将涂布液涂布在基材或片幅上然后加热蒸发溶剂，或用紫外线将图层固化，生产出最终所需要的薄膜。涂布方法：成功的制造涂布产品的关键之一是选择合适的涂布方法，大约有20多种涂布方法，如浸涂、刮刀涂布、凹版涂布、挤压涂布、坡流涂布、落帘涂布等。17PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术浸涂刮刀涂布一面或两面都可涂布涂液黏度及密度/涂布速度/与滚轮的夹角决定了涂层的湿度膜厚可另添加挤压轮来移除多余的涂液刮刀下方可削尖基材用滚轮做支撑优点是涂布充满表面，可得到平滑的涂层18PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术凹版涂布挤压涂布凹槽的设计/凹槽容纳的涂液，以及涂液的转移比例决定了涂层的厚度适用的涂液黏度需大于5000cps，且表面要尽可能低涂液要能自行流平，否则在涂层上会出现凹陷纹路高精度2%，适合低膜厚及长时间运转使用适用于高黏度涂液涂层厚度并非由黏度决定，由间距决定高精度涂布2%～5%涂布头与基材的平行度，以及涂液与涂布头的温差决定了涂层的均匀性19PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术坡流涂布多层涂布决定涂层厚度的三个主要因素：供料速度/涂布速度/涂布幅宽在已知的涂布方法中，没有一种可以用于所有目的的涂布。选择涂布方式时，应该考虑多方因素：涂布层数、湿膜厚、黏度、涂布精度、涂布速度、地区性因素等。20PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术涂布方法的适用范围项目涂布方法黏度/Pa.s湿膜厚度/UM涂布精度%最大涂布速率/（m/min）基材粗糙度影响单层涂布棒涂涂布0.02～15～5010250大逆转辊涂布0.1～505～4005300小顺转辊涂布0.02～110～2008150气刀涂布0.005～0.52～405500大刮刀涂布0.1～5025～100010150大凹版涂布0.001～51～252700条缝涂布0.005～2015～2502400小挤压涂布50~500015～7502700多层涂布坡流涂布0.005～0.515～2502300小落帘涂布0.005～0.52～5002300小21PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术真空蒸镀：在一定的真空条件下加热被蒸镀材料，使其熔化(或升华)并形成原子、分子或原子团组成的蒸气，凝结在基底表面成膜。真空度越高表示真空室内的气体越少，金属分子和气体分子的碰撞越少，越容易镀到工件上，而且也越纯净。可用的金属蒸发源包括电阻加热、感应蒸发、电子束枪，以及真空电弧。电阻加热的钨丝是最常用的方式。钨丝放置于要求位置，获得均匀的覆盖，蒸发金属可放置在加热艇或坩锅内。真空蒸镀对被镀基材的要求：耐热性好；从薄膜基材上产生的挥发性物质要少；基材应具有一定的强度和表面平滑度；对蒸镀层的粘接性良好；对于PP、PE等非极性材料，蒸镀前应进行表面处理、以提高与镀层的粘接性。22PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术磁控溅射原理：将基材送入设有磁控阴极和溅射气体（氩气）的真空室内，阴极加负电压，电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。23PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术磁控溅射技术的缺点：沉积速度较低；溅射所需的工作气压较高，如果气压低电子的平均自由程太长，放电不容易维持。这两点会使气体分子对薄膜产生污染的可能性提高。磁控溅射技术的优点：牢靠，溅射薄膜与基板有着极好的附着力，机械强度也得到了改善，因此薄膜的牢固度大大增强；致密，溅射薄膜表面微观形貌比较精致细密，表面均方根粗糙度比较小。优质，如溅射的金属膜普遍具有良好的光学性能24PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术离子束溅射：产生离子束的独立装置被称为离子枪，它提供一定的束流强度、一定能量的Ar离子流。入射离子一般利用气体放电法得到，其工作压力在10-2Pa~10Pa范围。离子束以一定的入射角度轰击靶材并溅射出其表层的原子，表层原子沉积到衬底表面即形成薄膜。25PresentationTitle近红外线阻断膜制备技术离子束溅射优点：溅射镀膜是依靠动量交换作用使固体材料的原子、分子进入气相，溅射出的平均能量10eV，高于真空蒸发粒子的100倍左右，沉积在基体表面上之后，尚有足够的动能在基体表面上迁移，因而薄膜质量较好，与基体结合牢固。离子束溅射缺点：轰击到的靶面积太小，沉积速率一般较低。而且，离子束溅射沉积也不适宜沉积厚度均匀的大面积的薄膜。并且溅射装置过于复杂，设备运行成本较高。26PresentationTitleThankyou!