[發明專利]涂層及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201480014358.8
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN105246987B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 托馬斯·阿本德羅特;霍爾格·阿爾特尤斯;格里特·梅德;斯蒂芬·卡斯凱爾
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: C09D5/33
• 分類號: C09D5/33;F24J2/48;C09D5/00;C09D7/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 李艷,臧建明

技術領域

本發明涉及一種涂層，所述涂層具有特定的吸收來自太陽光波長光譜的電磁輻射的性質，且本發明還涉及所述涂層的制備方法和其應用。

背景技術

特別地，當利用太陽輻射來產生能量或熱時可以使用所述涂層。在這方面可以按波長選擇性和有針對性的方式使用所述波長光譜。在這方面，特別是到表面的由太陽發出的輻射光譜的電磁輻射的吸收起著重要的作用。

因此通常在用于槽式拋物面集熱器(parabolic trough collector)的吸收管的制備中提供吸收涂層。在這方面實際吸收層是由金屬陶瓷形成的。此外，進一步的還需要阻擋層和反射層及通常還需要這種吸收涂層。所有這些層在這方面都是利用已知的真空鍍膜工藝形成的，這導致相應的高生產勞動和成本。此外，還需要以這種方式對待涂覆的基底進行復雜和/或昂貴的表面處理。使用的層的數目越多，輻射損失的比例越高，以致有用的輻射能量的比例因此減少。

這些吸收涂層的吸收和發射性質是由所使用的材料和層厚度所決定的。

發明內容

因此本發明的目的是提供可以形成簡單和低廉涂層的可能性，所述涂層的吸收和/或發射性質可以預先設定，特別是關于具體選定的波長或電磁輻射的波長范圍。

這一目的是依照本發明的具有權利要求1的特征的涂層來實現的。所述涂層是使用依照權利要求9的方法制備的。權利要求11提供了應用。

本發明的有利的實施例和進一步的發展可以通過從屬權利要求限定的特征來實現。

本發明的涂層是通過在基底的表面上形成的層而形成的。所述涂層還可以在所述基底的表面上形成的反射層上形成。

所述層中包含碳納米管。在這方面，所述層的每單位表面或體積中包含的碳納米管的比例和/或層厚度選擇為，使得來自太陽光的波長光譜的電磁輻射以可預先設定的比例被吸收。來自溫度超過50℃，優選超過200℃，特別優選超過350℃的黑輻射體的波長光譜的電磁輻射的比例應該相當少。該比例應小于25％，優選小于15％。

在這方面，所述層吸收的比例應該顯著大于這些輻射的發出比例。

在這方面，所述輻射可以是熱輻射，具有上述太陽的波長光譜的波長。在這方面，所述層吸收的比例應該顯著地大于這些輻射的發出比例。

所述層吸收由太陽發出的到所述層上的大部分輻射，并且特別有利的是，來自由黑輻射體發出的輻射的波長光譜的輻射發射比例比較小，由此可以減少由輻射導致的熱損失。

在這方面，顯著較大的比例應理解為至少75％，優選至少90％的比例。這應該適用于由太陽發出的輻射的整個光譜范圍。選定的波長范圍應當相應地幾乎完全被吸收。

所述層由碳納米管形成，且所述層的吸收性質、發射性質和/或透射性質，特別是輻射的吸收比例，受到基底表面上的每單位表面或單位體積的碳納米管的質量分數(mass portion)的影響。

形成所述層的碳納米管應該不規則排列在基底的表面上的反射層中。在這方面它們應該大致平行地排列在一平面上，該平面與基底的表面或形成在所述基底的表面上的反射層的表面平行排列。

由于由碳納米管形成的層特別是沒有機械抵抗性，因此可以通過接觸而移除，在由碳納米管形成的層上覆蓋保護層是有利的。所述保護層優選由氧化物形成。氧化物可以從SnO₂,TiO₂,SiO₂,ZnO,In₂O₃和Al₂O₃中選擇使用。所述保護層應該具有從20nm到1000nm范圍的層厚度。所述保護層應該對由黑輻射體發出的輻射具有高透過性和高反射率。它可以例如由SiO₂、TiO₂或Al₂O₃形成，由此可以在紅外光的波長范圍內實現高透過率。SnO₂、SnO₂:F或其他導電且光透明性的氧化物(TCOs)在此波長范圍內是可反射的。

除了機械保護作用外，保護層可以實現抗熱影響和在這方面特別是抗氧化的保護作用。

基底的表面上應該涂覆能減少電磁輻射發射的材料，或者應該由這樣的材料形成，使得可以減少由于照射性輻射導致的從所述基底向環境方向的熱損失。這種材料可以選自鋼、鋁、銅、銀、金、鎳、鉬和鈀。由此可以實現：至少可以顯著降低由于發射性輻射導致的能量損失。由此特別是可以減少甚至避免從黑輻射體發出的輻射的波長范圍發出電磁輻射，所述電磁輻射的發出是從熱的基底開始的。