1 纳米导电氧化物TCO概述及应用机理
纳米S n O2是一种重要的化工材料,为四方金红石结构,具有良好导电性、阻燃性和反射红外辐射及遮光、吸附、化学性能稳定等特点。由于具有超微粒子和本身所具备的物化性质,在电子材料、气敏材料、透明导电材料、抗菌材料、功能陶瓷、玻璃电极、光学玻璃、有机合成催化剂等方面得到了广泛应用。近年来,国内外致力于研究各种不同掺杂物对S n O2性能的影响。从理论上来说,纯
S n O2属于典型的绝缘体,但可以存在着晶格缺位,是一种n型半导体。其导电性质介于传统半导体和金属之间,为提高其导电性能,采用5价金属元素铟、锑等杂质在S n O2禁带形成施主能级并向导带提供n－型载流子,以及S n O2在高温烧结时形成晶格的氧缺位。而具体表现在太阳光谱中,波长在400～800 n m的可见光区,其透过率不受影响；波长在400 n m之前的紫外线区,其吸收率为90%；波长在800～2 500 n m的近红外区域,由于太阳入射光的频率高于纳米氧化物T C O的振动频率,引起了其离子的高反射,对分布于红外波段占43%的太阳能量起反射阻隔作用,从而表现出对太阳光谱的选择性,使其具有90%的紫外线吸收及90%的可见光透过率。掺杂S n O 2纳米导电氧化物T C O由于具备低电阻率、高透光性、热稳定性高、机械性能强等特点,在透明隔热涂料中得到了应用。

2 纳米导电氧化物TCO浆料的制备
随着纳米微粒的粒径减小,比表面面积大大增加,表面的原子增多,原子间产生不饱和键,使得纳米微粒具有很高的表面活性和吸附性。因而,超细微粒很容易发生团聚,以减少体系总表面能,达到稳定状态。为防止团聚现象的产生,分散制备纳米导电氧化物T C O浆料时,一是要选择与体系相容配套的分散助剂,通过材料亲合基团吸附在纳米微粒表面,使微粒之间产生排斥力,通过静电排斥或空间位阻使微粒稳定。二是要通过机械力高速研磨将聚集成团的材料粒子分散成细微粒子。另外,分散后的纳米微粒还必须具有很好的分散稳定性,保证纳米导电氧化物T C O以微粒的状态稳定地存在于液体介质中。三是要准确控制纳米导电氧化物T C O材料的添加量问题。一般而言,纳米材料的用量与涂料性能变化之间的关系曲线近似于抛物线,开始随着纳米材料添加量的增加,涂料性能大幅度提高；而后,随着纳米材料添加量的进一步增加,涂料的性能反而呈迅速下降的趋势,同时也增加了成本。所以,经过不断地试验,选择好纳米导电氧化物T C O的添加量也是关键技术之一。

3 在透明隔热涂料中的应用
利用掺杂S n O2纳米导电氧化物T C O对太阳光谱的选择特性,以氧化物T C O为主要原料,选用透明树脂为成膜物,将二者与其他配套助剂混合制备的透明隔热涂料,应用于建筑物的玻璃表面,不改变玻璃的透光性,能有效屏蔽红外热辐射和阻隔紫外线。只要在玻璃表面形成10～15 μm厚的透明涂膜,玻璃施工前后的温差可达6～8 ℃,节能35%左右,隔热效果显著,还具有防静电、防眩光、抑制紫外线照射破坏等功能。同时,这种涂料在保证可见光透过的同时,还反射波长较长的室内暖气热辐射,有利于采暖效果和阻挡室内热能通过玻璃门窗传导外泄,保证冬季室内能量的损耗,以达到“冬暖夏凉”的节能效果。

4 透明隔热涂料的应用前景
人类积极开发太阳能,以节约有限的资源。但太阳的强烈辐射所产生的热量也给人们的生活带来很多不便。在发达国家中,冷气机组、空调设备和电风扇等降温设备用的能量,占全年总能耗的20%以上；在中国,这些设备消耗的能量则高达41%左右,而且每年都有增加的趋势。造成这些能源过高地损耗,与建筑物采取的隔热保温措施有着很大关系。玻璃门窗是建筑物的重要组成部分,其得热量占整个建筑结构热量的40%以上。由此可见,玻璃材料的透光系数、太阳热直射透射率和反射阻隔率等指标,对建筑的室内热环境和空调制冷能耗影响很大,夏季透过窗户进入室内的太阳热构成了空调负荷的主要因素。以掺杂S n O2纳米导电氧化物T C O为材料而研制开发的透明隔热涂料,为玻璃门窗隔热保温提供了一种新材料,可以取代价格昂贵且透光性不好的各类进口贴膜,有着良好的市场开发前景。

5 结 语
本文仅就纳米材料在光学方面显示出的特性作了一些探讨研究,而且取得了满意的结果。在透明隔热涂料中添加纳米氧化物T C O,其抗紫外线防老化试验性能可由原来的400 h提高到800 h以上,耐擦洗性提高10倍以上,干燥时间大幅度降低,明显改善涂料的开罐效果,涂料不分层,具有触变性,防流挂,施工性能良好,尤其是抗沾污性大大提高,具有优良的自清洁性能和附着力。由于纳米导电氧化物T C O化学性质稳定,涂膜干燥后,能很快形成网络结构,使涂膜的强度、光洁度及饱满度成倍提高。

综上所述,纳米材料在涂料中的应用赋予了涂料特殊的功能,透明隔热涂料的研究开发就是纳米材料具体应用的实例,随着纳米材料开发力度的不断深入和应用领域的拓展,将会促进新材料技术的创新步伐和产业的飞跃发展。