Low-E玻璃的失效机理和表面演化研究

Low-E玻璃是在玻璃表面镀上了特殊的金属或金属化合物的镀膜玻璃，其特殊的膜系结构和膜层材料的特性决定它具有可见光区透过率高和反射远红外的功能，在节能领域倍受青睐。但这种玻璃在进行钢化处理或风化过程中，有时会出现电阻率上升、红外反射率下降,甚至完全失效的现象，人们对这种现象的发生规律和产生机理并不清楚。深入了解Low-E玻璃的结构和各种成分的发展和演化，对于揭示导致其功能降低或失效的本质是十分必要的。本项目拟采用场发射扫描电镜、二次离子质谱、光电子能谱、综合物理性能测试系统、X射线衍射、红外光谱法等手段，对Low-E玻璃在钢化和风化过程中表面成分和结构的演化过程进行精确分析，获得不同阶段表面微观结构变化与性能变化之间的关系，通过对微结构的演化轨迹的研究，揭示性能下降或失效的本质，进而为优化膜系设计、改进制备工艺、丰富镀膜理论提供依据。

本项目对典型的low-e玻璃样品进行了一系列不同温度和时间的热处理和钢化试验，采用场发射扫描电镜、光电子能谱、俄歇能谱、综合物理性能测试系统、X射线衍射、紫外可见分光光度计、红外拉曼光谱法等手段，对其光电性能、表面成分和结构的演化过程进行了系统研究。建立了表面化学成分分布、微观结构与性能之间的关系，揭示了low-e玻璃失效的临界条件，阐明了在钢化过程中性能下降或失效的原因，为改进膜系结构和钢化工艺提供了思路。试验结果表明，在线low-e玻璃在钢化前后薄膜的主要成分都为非化学计量比的SnO2-x，其晶体结构为金红石型，薄膜的电阻率在650℃之前保持稳定，在650 —700℃之间快速上升，电性能高度依赖于表层的氧锡含量，当方块电阻由钢化前的21.2Ω/□增加到了钢化后的62.3Ω/□时，表层中的O/Sn比也由1.19相应增加到1.23，钢化处理过程中O的重新取代可能是造成其性能下降的主要原因。