納米銫鎢青銅（Nano 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）。
基本介紹
- 中文名：納米銫鎢青銅
- 英文名：Nano Cesium Tungsten Bronze
- 化學式：CsxWO3
簡介,製備,性能,
簡介
銫鎢青銅（CsxWO3）是一類非化學計量比、具有氧八面體特殊結構的功能化合物，具有低 電阻率和低溫超導性能。近幾年又發現，CsxWO3薄膜具有良好的近紅外遮蔽性能，有望 取代現有的ITO導電玻璃，作為窗戶材料，可作為良好的近紅外隔熱材料使用，在汽車和建築領域具有十分誘人的套用前景。
現代建築大量使用玻璃、塑膠等薄型、透明外部材料，這些材料在改善室內採光的同時，導致太陽光線射入室內，造成室內溫度上升。在夏季，為平衡陽光射入導致的室內溫度上升，人們普遍使用空調來降溫，這也是我國夏季部分地區拉閘限電的主要原因。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- 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，納米銫鎢青銅（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）。
儘管銫鎢青銅納米粉體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。
製備
檸檬酸誘導水熱合成法
溶劑熱液相法製備銫鎢青銅納米粉體：
1.將400 kg 山梨醇於夾套反應釜中加熱溶解，加入鎢酸和硫酸銫，其中鎢酸和硫酸銫的質量之比為1∶0.33，山梨醇的質量為鎢酸和硫酸銫總質量的3倍。
2.高速攪拌30 min 後，泵入均質機進行循環均質化，60 min 後將產物泵入已加熱到150℃的高壓反應釜中，將高壓反應釜轉速定為180 r/min，待上述物料完全轉移到高壓釜後，關閉高壓反應釜各閥門，逐步將反應釜溫度上升到350℃，並保溫600 min，降溫到150℃。3.放出反應產物，向其中加入去離子水，將物料打入壓濾機，以去離子水、無水乙醇洗滌，直到硫酸根含量低於100 mg/kg，乙醇含量大於80%。
4.將濾餅放進真空烘箱烘乾，再進行機械粉碎和氣流粉碎，即得到目標產物——深藍色的銫鎢青銅納米粉體。
1.將400 kg 山梨醇於夾套反應釜中加熱溶解，加入鎢酸和硫酸銫，其中鎢酸和硫酸銫的質量之比為1∶0.33，山梨醇的質量為鎢酸和硫酸銫總質量的3倍。
2.高速攪拌30 min 後，泵入均質機進行循環均質化，60 min 後將產物泵入已加熱到150℃的高壓反應釜中，將高壓反應釜轉速定為180 r/min，待上述物料完全轉移到高壓釜後，關閉高壓反應釜各閥門，逐步將反應釜溫度上升到350℃，並保溫600 min，降溫到150℃。3.放出反應產物，向其中加入去離子水，將物料打入壓濾機，以去離子水、無水乙醇洗滌，直到硫酸根含量低於100 mg/kg，乙醇含量大於80%。
4.將濾餅放進真空烘箱烘乾，再進行機械粉碎和氣流粉碎，即得到目標產物——深藍色的銫鎢青銅納米粉體。
銫鎢青銅納米漿料及透明隔熱塗層的製備：
1.將製得的銫鎢青銅納米粉體、去離子水、分散劑、氫氧化鈉或硝酸加到攪拌釜中，攪拌均勻後泵入砂磨機中進行研磨分散，直到漿料粒徑基本上不再降低，停止砂磨，製得銫鎢青銅納米漿料。
2.將銫鎢青銅納米漿料加入到丙烯酸乳液中，在玻璃基板上塗布成膜，烘乾，得到的乾膜厚度約為5um，銫鎢青銅納米漿料的塗布添加量折算為1.3 g/m2。
1.將製得的銫鎢青銅納米粉體、去離子水、分散劑、氫氧化鈉或硝酸加到攪拌釜中，攪拌均勻後泵入砂磨機中進行研磨分散，直到漿料粒徑基本上不再降低，停止砂磨，製得銫鎢青銅納米漿料。
2.將銫鎢青銅納米漿料加入到丙烯酸乳液中，在玻璃基板上塗布成膜，烘乾，得到的乾膜厚度約為5um，銫鎢青銅納米漿料的塗布添加量折算為1.3 g/m2。
性能
採用氙燈對塗布得到的銫鎢青銅透明隔熱薄膜進行連續照射，72 h 後薄膜的外觀沒有發生明顯變化，表明銫鎢青銅納米粉體具有較好的耐候性。對於銫鎢青銅納米粉體來說，由於其阻隔近紅外線的機理為納米粉體中的氧空位對紅外線產生吸收，而通常認為氧空位會與空氣中的水汽發生作用，從而降低氧空位濃度，降低其隔熱效果。將獲得的隔熱薄膜於60℃熱水中浸泡168 h（7 d），測得薄膜的紅外阻隔率僅下降1.8%，而日常使用過程中環境溫度和濕度均大大低於上述情況，所以銫鎢青銅納米粉體具有較佳的濕度耐候性。據估計其實際使用年限約為20 a，這樣薄膜的使用成本也會大大降低。
