中空二氧化硅纳米粒子制备减反射薄膜的研究

摘要

本研究采用中空二氧化硅纳米粒子制备单层、双层和三层减反射薄膜，有效减少了玻璃基质表面的反射率，主要研究内容如下: 以正硅酸乙酯(TEOS)为壳层材料，聚丙烯酸(PAA)为成核材料，以传统的Stober水解法为基础制备中空二氧化硅纳米粒子，以氨水作为引发剂，通过改变TEOS和PAA的用量精确调控中空二氧化硅纳米粒子的空腔体积分率和粒径，用透射电镜(TEM)观察中空二氧化硅纳米粒子的核壳结构，用激光粒度仪测量中空二氧化硅纳米粒子的平均粒径。 根据单层膜、双层膜、三层膜的膜系设计的理论厚度和折射率选择具有合适粒径和空腔体积分率的中空二氧化硅纳米粒子，采用自组装法制备了单层、双层和三层减反射薄膜。主要研究了自组装次数、中空二氧化硅纳米粒子分散液的pH值以及中空二氧化硅纳米粒子的粒径和空腔体积分率对减反射薄膜透光率的影响。通过酸洗工艺，将自组装次数由10次减少为2次，简化了涂膜的工艺条件。用紫外-可见分光光度计测试单层减反射薄膜在350-800nm波长范围内的透光率;用紫外-可见-近红外分光光度计测试双层减反射薄膜在350-1500nm波长范围内的透光率和三层减反射薄膜在350-2000nm波长范围内的透光率，用扫描电镜(SEM)观察减反射薄膜的表面形貌，用椭偏仪测量减反射薄膜的折射率和厚度。研究结果发现，在最佳工艺条件下制备的单层减反射薄膜在最佳波长(λ=520nm)处可将玻璃的透光率由91.6％提高到98.1％，在400-800nm波长范围内将玻璃的透光率提高了5％以上;双层减反射薄膜在400-1500nm波长范围内将玻璃的透光率提高5％以上;三层减反射薄膜在400-2000nm波长范围内将玻璃的透光率提高5％以上。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 减反射薄膜材料的选择

1．3 减反射薄膜的研究现状及趋势

1．3．1 干涉型减反射薄膜的制备方法及研究现状

1．3．2 仿生型减反射薄膜的制备方法及研究现状

1．4 减反射薄膜的原理

1．5 课题来源及主要研究内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 课题主要研究内容

第二章 减反射薄膜的设计参数

2．1 引言

2．2 减反射薄膜的设计原理

2．2．1 单层减反射薄膜的最佳设计参数

2．2．2 双层减反射薄膜的最佳设计参数

2．2．3 三层减反射薄膜的最佳设计参数

第三章 实验设备及原料

3．1 实验设备

3．2 实验原料

第四章 中空二氧化硅纳米粒子的制备

4．1 引言

4．2 中空二氧化硅纳米粒子的制备及结构调控

4．2．1 中空二氧化硅纳米粒子的制备

4．2．2 中空二氧化硅纳米粒子的结构调控

4．3 本章小结

第五章 中空二氧化硅纳米粒子减反射薄膜的制备

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 玻璃基材的亲水处理

5．2．2 减反射薄膜的制备

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 单层减反射薄膜制备的影响因素

5．3．2 双层减反射薄膜的制备

5．3．3 三层减反射薄膜的制备

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢

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