[發明專利]用于高吸收比材料的垂直碳納米管陣列的制備方法

有效

• 申請號: 202010441415.8
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111455339B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 康品春;馮國進;柴忻;章俞之;蔣淑戀;鄭鵬;阮育嬌;周萍;崔潼;黃藝濱
• 申請（專利權）人: 廈門市計量檢定測試院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/18;C23C16/26;C01B32/16;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 湯星星

本發明涉及一種垂直碳納米管陣列的制備方法，包括以下步驟：(1)于基體表面依次鍍上緩沖層和催化劑層，所述緩沖層為Al₂O₃膜層，所述催化劑層為鐵膜層、鈷膜層或鎳膜層；(2)將鍍有緩沖層和催化劑層的基體置于化學氣相沉積反應腔體中，通入碳源，于650?900℃條件下進行反應，直至在催化劑層表面析出并形成所述垂直碳納米管陣列。本發明的垂直碳納米管陣列的制備方法工藝難度較小，可達到進行生長垂直碳納米管陣列的要求，設計數十微米的VACNTs可達到理想的超黑高吸收效果。

技術領域

本發明涉及垂直碳納米管陣列技術，特別涉及一種用于高吸收比材料的垂直碳納米管陣列的制備方法。

背景技術

垂直碳納米管陣列(VACNTs)，由碳納米管制成，可吸收照射其上的99.96％的光線。碳納米管是完全由碳原子構成，由單層石墨烯以某一方向為軸，卷曲360°形成的無縫中空管，垂直碳納米管陣列由于獨特的微納米結構，使得入射光在陣列間多次散射，最終被碳原子吸收，導致垂直碳納米管陣列具有很低的反射率。

理想中的高吸收比涂層應該能夠完美吸收從各個方向發射的可見光，能與之媲美的只有黑洞和黑體。參見《飛航導彈》于2012年第2版中90頁，李璟,郭朝邦.NASA工程師制備出一種可吸收多波段的超黑材料，經過科研人員的不懈努力，終于發現通過采用納米結構的碳材料可以在可見光全波段吸收率方面取得很好的效果，其吸收率可高達99％以上。其中垂直碳納米管陣列效果更為顯著，因此選擇將垂直碳納米管陣列作為可見光高吸收涂層的研究方向。

目前，大多高吸收材料(超黑材料)存在適用光譜范圍窄，反射光空間分布不均勻，適用溫度范圍小等缺點，以及大面積超黑涂層的加工難度較高的難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種垂直碳納米管陣列的制備方法，可降低制備工藝的難度。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種垂直碳納米管陣列的制備方法，包括以下步驟：

(1)于基體表面依次鍍上緩沖層和催化劑層，所述緩沖層為Al₂O₃膜層，所述催化劑層為鐵膜層、鈷膜層或鎳膜層；

(2)將鍍有緩沖層和催化劑層的基體置于化學氣相沉積反應腔體中，通入碳源，于650-900℃條件下進行反應，直至在催化劑層表面析出并形成所述垂直碳納米管陣列。

本發明的有益效果在于：

本發明通過上述步驟(1)-(2)的設計，先利用例如磁控濺射或原子層沉積等鍍覆工藝，在基體上依次鍍覆緩沖層和催化劑層，然后利用CVD反應，碳源在650-900℃的高溫條件下裂解轉化為碳原子，碳原子擴散到基體上并進入催化劑層中的催化劑顆粒中直至飽和，飽和后的碳原子在催化劑層表面析出并形成所述垂直碳納米管陣列。上述工藝實施難度較小，可較容易獲得納米級的催化劑層及緩沖層，達到進行生長垂直碳納米管陣列的要求。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的垂直碳納米管陣列的制備方法中Al₂O₃薄膜的數據擬合圖；

圖2為本發明實施例一的垂直碳納米管陣列的制備方法中Fe+Al₂O₃薄膜的數據擬合圖；

圖3為本發明實施例一的垂直碳納米管陣列的表面的SEM照片；

圖4為本發明實施例一的垂直碳納米管陣列截面的SEM照片；

圖5為本發明實施例一的垂直碳納米管陣列截面局部放大的SEM照片；

圖6為本發明實施例一的垂直碳納米管陣列的拉曼光譜；