[發明專利]一種高熵合金基光譜選擇性太陽能吸收涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011283151.4
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112442668B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 高祥虎;劉剛;劉維民;何成玉;于冬梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/10;C23C14/08;C23C14/06;F24S70/225
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 曹向東

1.一種高熵合金基光譜選擇性太陽能吸收涂層，其特征在于：該涂層由吸熱體基底、吸收層、減反射層組成；所述吸收層是指通過熔煉法制備的組分為等摩爾比的AlCrTaTiZr高熵合金、等摩爾比的AlCrWTaTiNb高熵合金、等摩爾比的MoTaTiCr高熵合金、摩爾比為0.4：0.6：1：1：1：1的Al_0.4Hf_0.6NbTaTiZr高熵合金、摩爾比為1：0.5：1：0.5：1：1的AlMo_0.5NbTa_0.5TiZr高熵合金中的一種。

2.如權利要求1所述的一種高熵合金基光譜選擇性太陽能吸收涂層，其特征在于：所述吸熱體基底的粗糙度值為0.5~3 nm，該吸熱體基底由拋光銅、鋁、不銹鋼、鎳基合金、哈氏合金和碳鋼中的一種構成。

3.如權利要求1所述的一種高熵合金基光譜選擇性太陽能吸收涂層，其特征在于：所述吸收層的厚度為40~90 nm，其在300~2500 nm的波長范圍內的折射率為2~5之間，消光系數為0.8~2之間。

4.如權利要求1所述的一種高熵合金基光譜選擇性太陽能吸收涂層，其特征在于：所述減反射層的厚度為60~120nm，其在300~2500 nm的波長范圍內的折射率為1.4~2.1，消光系數為0；該減反射層由Si₃N₄、SiO₂、Al₂O₃、AlSiO、AlN中的一種構成。

5.如權利要求1所述的一種高熵合金基光譜選擇性太陽能吸收涂層，其特征在于：所述高熵合金是指將等摩爾比的金屬Al、Cr、Ta、Ti、Zr，或等摩爾比的金屬Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb，或等摩爾比的金屬Mo、Ta、Ti、Cr，或摩爾比為0.4：0.6：1：1：1：1的金屬Al、Hf、Nb、Ta、Ti、Zr，或摩爾比為1：0.5：1：0.5：1：1的金屬Al、Mo、Nb、Ta、Ti、Zr，放入石墨坩堝內，然后將其放入真空熔煉爐并抽真空至6×10^-6~9×10^-6 Torr，于3500~4100℃熔融后澆筑成型，經切割、打磨即得。

6.如權利要求1所述的一種高熵合金基光譜選擇性太陽能吸收涂層的制備方法，包括以下步驟：

⑴對吸熱體基底進行處理；

⑵在處理后的所述吸熱體基底上制備吸收層：以等摩爾比的AlCrTaTiZr高熵合金、等摩爾比的AlCrWTaTiNb高熵合金、等摩爾比的MoTaTiCr高熵合金、摩爾比為0.4：0.6：1：1：1：1的Al_0.4Hf_0.6NbTaTiZr高熵合金、摩爾比為1：0.5：1：0.5：1：1的AlMo_0.5NbTa_0.5TiZr高熵合金中的一種高熵合金作為濺射靶材，在氬氣氣氛中采用射頻反應磁控濺射方法制得；其中工作參數：高熵合金靶材的濺射功率密度為2.1~4.5W/cm^-2，濺射沉積時氬氣的進氣量為20~50sccm，濺射時真空腔體真空度為0.9~1.5 Pa，制備高熵合金薄膜的厚度為40~90 nm；

⑶在所述吸收層上制備減反射層：以純度99.99%的Si₃N₄、SiO₂、Al₂O₃、AlSiO、AlN中的一種作為磁控濺射靶材，在氬氣氣氛中采用射頻磁控濺射方法制得；其中工作參數：靶材的濺射功率密度為1.8~4.0W/cm^-2，濺射沉積時氬氣的進氣量為20~50 sccm，濺射時真空腔體真空度為1.0~1.5Pa，制備減反射層的厚度為60~120 nm。