Sol-Gel氧化矽減反膜的耐環境穩定性研究

《Sol-Gel氧化矽減反膜的耐環境穩定性研究》是依託同濟大學，由王曉棟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：Sol-Gel氧化矽減反膜的耐環境穩定性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王曉棟
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

基於溶膠-凝膠（Sol-Gel）技術製備的SiO2減反膜由於具有可調的折射率、較高的雷射損傷閾值、便於大面積鍍膜、易於大規模工業化生產、成本低廉等優點，在高功率大型雷射器用光學元件、太陽能電池用減反射玻璃、大螢幕顯示系統玻璃等領域得到了廣泛的套用。但Sol-Gel 氧化矽具有較高的孔隙率，使得其更容易吸附使用環境中的污染物，從而降低其光學性能和抗雷射損傷特性，縮短使用壽命。本項目從溶膠特性和膜層結構的基礎性研究入手，研究不同膠體結構、表面基團對減反膜耐環境穩定性的影響。通過對溶膠的改性、薄膜表面的功能化和超薄氟化物保護層的引入，獲得具備較高耐環境穩定性、抗雷射損傷性能、耐陽光輻照以及優異減反射性能的Sol-Gel減反膜製備參數。為大面積減反膜在延長使用壽命、增加耐候性等方面提供科學的解決方案。

結題摘要

溶膠-凝膠法製備的多孔SiO2減反膜由於具有可調的折射率、極高的雷射損傷閾值、優異的光學性能、成本低廉、易於大規模生產等優點，在大螢幕顯示系統、太陽能電池以及高功率雷射系統等領域中有著廣泛的套用前景。然而，Sol-Gel氧化矽薄膜的高孔隙率，使得其極易吸附環境中的污染物從而降低其光學性能和抗雷射損傷特性，縮短使用壽命。本項目從溶膠特性和膜層結構入手，研究不同膠體結構、表面基團對減反膜耐環境穩定性的影響。採用OTMS，HTMS，KH570，HMDS等帶有不同長鏈官能團的有機矽烷改性納米二氧化矽顆粒，鈍化了氧化矽顆粒表面，從而有效提高了薄膜的耐環境穩定性。在濕度大於90%的環境中放置2個月後，薄膜透過率下降低於0.3%，達到項目預期的效果。此外，使用HMDS，HTMS，OTMS等易揮發的氣態有機矽烷分別與氨水氣氛聯合處理薄膜，使薄膜表面的羥基被長鏈官能團替代，薄膜的表面變得更為緊密，並且表面能變低，進而提高其環境穩定性。對比三種混合氣氛處理的薄膜，HTMS與氨水氣氛混合處理的薄膜在低真空油污環境中顯示出最佳的穩定性，存放兩個月後透過率未發生明顯改變。氨水與HMDS聯合處理的薄膜綜合性能最佳，在潮濕環境中放置3個月後透過率幾乎無變化；日光輻照11個月後透過率僅下降0.29%。該項目的開展為Sol-Gel氧化矽減反膜在增加耐候性、延長使用壽命方面提供了科學的解決方案。