[發明專利]一種柔性金屬基底高吸熱型金屬陶瓷復合膜

無效

• 申請號: 201110354714.9
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102501461A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 趙慨;馮煜東;王藝;王志民;速小梅
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: B32B15/04
• 分類號: B32B15/04;B32B15/20;B32B18/00
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬英

技術領域

本發明涉及一種柔性金屬基底高吸熱型金屬陶瓷復合膜，屬于表面工程技術領域。

背景技術

在柔性金屬基底上鍍制多層膜構成的高吸熱型金屬陶瓷復合膜是一種太陽能選擇性吸收材料，具有高吸收發射比和高效吸熱的特點，在太陽能熱利用等領域具有廣闊的應用前景。但目前，太陽能選擇吸收膜的吸收層均為多層結構，需要多次鍍制，其工藝復雜。經查證，太陽能選擇吸收膜的吸收層為一次連續卷繞鍍制且其中的金屬微粒體積分數在介質中呈連續梯度分布的金屬陶瓷吸收膜層，在國內外專利中均未有記載。???

發明內容

本發明提供一種柔性金屬基底高吸熱型金屬陶瓷復合膜，該復合膜的吸收層為一層且其中的金屬微粒體積分數在介質中呈連續梯度分布。

本發明的技術方案如下：一種柔性金屬基底高吸熱型金屬陶瓷復合膜，由柔性金屬基底向復合膜表面依次包含反射層、吸收層和減反層，所述吸收層為M-Al₂O₃金屬陶瓷膜層，其中摻雜的金屬M微粒在被摻雜介質Al₂O₃中從內到外含量逐漸遞減，并呈梯度分布；所述M為金屬Mo、Mn、Al、Au、Pt、Cu或SS。

所述反射層為金屬Al膜層。

所述減反層Al₂O₃膜層。

本發明結構設計的原理如下：

由于金屬陶瓷復合膜金屬微粒體積分數過高會引起發射率升高，為了獲得高吸收發射比的金屬陶瓷復合膜，在薄膜材料吸收系數較低即體積分數較低的情況下，應盡量利用干涉效應。為了增強干涉效果，應選擇對太陽光譜的反射率高的金屬作為反射層材料。反射膜的反射系數越高，金屬陶瓷復合膜中由于干涉作用吸收能量所占的比率越大。金屬反射層材料可選用Ag或Al，其中Ag對太陽光譜的反射率較高，但由于Ag易氧化，會影響制備出的薄膜的光學性能。而Al對太陽光譜的反射率也較高，且Al在大氣中的穩定性比Ag好，因此選用Al作為反射層材料。

在金屬Al膜上沉積一層有適當光學常數的金屬陶瓷膜層能夠得到較高的吸收率和接近金屬底層的發射率。通過調節金屬陶瓷膜厚度，可在一定范圍內得到所要求的太陽吸收率。根據選擇性吸收的原理，選擇M金屬微粒分散于Al₂O₃薄膜，這就改變了介質Al₂O₃薄膜的折射率n、消光系數k的值，得到金屬陶瓷膜材料，它作為吸收薄膜。通過在高反射Al金屬膜上鍍制具有一定厚度和體積分數的M-Al₂O₃金屬陶瓷膜，使得該材料在可見、近紅外波段具有很低的反射率,在紅外波段具有很高的反射率，即對可見、近紅外光的高吸收性和紅外波段低發射性。

所以，本發明具有吸熱率高、紅外發射率低的特點，在太陽能熱利用領域具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為優化各膜層體積分數后復合膜的模擬光譜反射曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本發明所述柔性金屬基底包括銅、鋁、不銹鋼等材料，所述金屬M為Mo、Mn、Al、Au、Pt、Cu或SS；該金屬M與Al₂O₃組成的任一梯度M-?Al₂O₃金屬陶瓷膜層與所述柔性金屬基底的任意組合均為本發明所述的復合膜；

參照圖1，一種柔性金屬基底高吸熱型金屬陶瓷復合膜，由柔性金屬基底1向復合膜表面依次包含反射層、吸收層和減反層，所述反射層為金屬Al膜層2；所述吸收層為M-Al₂O₃金屬陶瓷膜層3，其中摻雜的金屬M微粒在被摻雜介質Al₂O₃中從內到外含量逐漸遞減，并呈梯度分布，由此使整個復合膜具備高效吸熱特性；所述減反層為Al₂O₃膜層4。所述M為金屬Mo、Mn、Al、Au、Pt、Cu或SS。

設定所要制備出的柔性金屬基底高吸熱型金屬陶瓷復合膜的光學目標為太陽吸收率大于等于0.9，發射率小于等于0.1。