基于磁控溅射技术的金属/金属氧化物复合膜的结构生色纺织品的研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:qiangchengshimeng
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传统的纺织印染行业在染色加工过程中会消耗大量的水资源,而且由于排放的废水中色素含量很高,造成了严重的环境污染。为了应对这一严峻的形势,各种新型的染色技术相应诞生。磁控溅射镀膜技术属于物理气相沉积的一种,利用其在纺织品上进行镀膜,可以使纺织品着色,还能产生各种抗菌、抗紫外线、电磁屏蔽等高附加值的功能,更重要的是可以解决印染过程的污水排放问题,对于开发新型、生态环保的纺织品具有十分重要的意义。论文首先直接在棉织物上单独溅射沉积二氧化钛薄膜,实验结果显示,没有基础层薄膜时,沉积二氧化钛薄膜厚度为12.3nm、95nm、201nm时均没有结构色的生成,只是会随着薄膜厚度的增加,棉织物表面微微泛黄。然后在棉织物表面沉积基础层,第一步改变基础层Cu薄膜的状态,结果显示,Cu薄膜的溅射功率太小时,不能形成完整的薄膜,基本呈现宽带反射,所以其结构色不明显;随着Cu薄膜反射率的逐渐增大,棉织物的结构色会出现红移现象;基础层的明度过高或颜色偏黄,不利于复合薄膜的结构色生成;基础层颜色需要有一定的饱和度,并且饱和度越高,即样品颜色越纯,才更有利于复合膜结构色的形成。接下来改变基础层的材料种类,增加金属锌和304不锈钢作为基础层,结果显示,基础层薄膜表面相对均匀,且无明显的颗粒团聚现象,更有利于复合薄膜结构色的生成。通过对单层薄膜干涉的原理分析得出,在棉织物表面镀覆基础层的情况下,在其上构建单层薄膜干涉模型可以实现结构色。本课题通过理论计算与实验结果来分析棉织物表面Cu/Ti O2复合膜的结构生色效果,对于透明介质薄膜厚度165nm和201nm的样品,符合薄膜干涉色规律,但是对于厚度较小的68.5nm和95nm的薄膜计算所得的最大反射波长并没有和实际织物所测最大反射波长对应上,究其原因,金属氧化物薄膜厚度较小时之所以不符合薄膜干涉生色规律,可能是因为光通过时一部分光偏离了原来的方向进行传播,即形成了光的散射,所以一开始溅射形成的薄膜结构色可能是薄膜干涉和光的散射共同引起的。通过R1角分辨光谱仪测得样品从10°到70°的光谱反射率曲线,当溅射金属氧化物薄膜厚度到达129.7nm时,棉织物表面开始出现多角度结构色,当薄膜厚度继续增加时,多角度虹彩效应更为明显。
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