[發明專利]一種跨尺度結構光學吸收涂層材料及涂層制備工藝

有效

• 申請號: 202110750043.1
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113549377B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 王嘯;李朝龍;樸明星;史浩飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: C09D127/18
• 分類號: C09D127/18;C09D5/32;C09D7/61;C09D5/00;B05D1/38;B05D3/00;B05D3/02;B05D3/12
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明的目的是提供一種跨尺度結構光學吸收涂層材料及涂層制備工藝。即針對現有光學涂層吸收率較低、吸收波段較窄的缺陷，提供一種能在紫外、可見光、近紅外和中遠紅外全波段范圍內進行超高光學吸收的涂層及其制備方法。該涂層同時具有微米和納米跨尺度多孔光學吸收結構，多樣的跨尺度結構尺寸能與不同波段光的波長相匹配，實現全波段的超高光學吸收。

技術領域

本發明涉及光學吸收涂層材料。

背景技術

光學吸收涂層是一種能夠實現較高光學吸收、較低光學反射的功能材料，是許多光學器件的核心材料，在航空航天、軍工計量等領域具有重要的應用價值，現有的商業化光學吸收涂層的光學吸收率大多為95-97％(漫反射率3-5％)，難以滿足不斷發展的航天空間技術對高吸收率涂層的性能需求，制備超高光學吸收涂層已經十分迫切。同時，現有光學涂層往往只具有單一尺度的光學吸收結構,只能針對紫外、可見光、近紅外和中遠紅外中某些較窄的波段進行較高的光學吸收，限制了涂層的工作范圍和應用場景，而如何制備全波段下超高光學吸收的涂層需要進一步的探索。

發明內容

本發明的目的是提供一種跨尺度結構光學吸收涂層材料，其特征在于:包括作為基底表面的底漆材料，以及作為吸收劑的面漆材料；

所述底漆材料為聚四氟乙烯；

所述面漆材料是包括碳納米管、碳黑、聚四氟乙烯乳液和N-甲基吡咯烷酮溶劑的混合物。

本發明要求保護一種跨尺度結構光學吸收涂層的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

(1)基底表面預處理；

將基底表面進行噴砂或者磨砂處理，洗凈干燥后，對基底進行預熱。

(2)底漆的噴涂：將聚四氟乙烯乳液均勻噴涂在步驟(1)中處理后的基底表面，干燥后形成底漆，并冷卻至室溫。

(3)面漆的制備：將碳納米管、碳黑、聚四氟乙烯乳液和N-甲基吡咯烷酮溶劑混合均勻后獲得面漆。

(4)面漆的噴涂：將所述面漆噴涂并覆蓋底漆表面，表干后，在基底表面形成涂層；

(5)涂層熱處理：將步驟(4)中得到的涂層進行熱處理，獲得跨尺度結構光學吸收涂層。

進一步，基底材料為形變溫度大于280℃的金屬、陶瓷或者高分子材料。

進一步，所述的聚四氟乙烯乳液的固含量為30-70％，所述的聚四氟乙烯的平均粒徑為50-350nm。

進一步，所述的碳納米管的直徑為4-100nm，長度為0.2-50μm，所述的碳黑粒徑為5-200nm，該粒徑是指原生一次結構碳黑粒子的粒徑。進一步，面漆的原料及其配比為：

碳納米管1-300份

碳黑1-300份

聚四氟乙烯乳液50-990份

N-甲基吡咯烷酮1-800份

進一步，步驟(1)中，將基底表面進行噴砂或者磨砂處理，洗凈干燥后，對基底進行預熱，預熱溫度為30-80℃。

進一步，步驟(2)中，將聚四氟乙烯乳液均勻噴涂在步驟(1)中處理后的基底表面，經過高溫干燥后形成底漆，然后自然冷卻至室溫；干燥溫度為30-150℃；底漆厚度為10-50μm。

進一步，步驟(3)中，將碳納米管、碳黑、聚四氟乙烯乳液和N-甲基吡咯烷酮溶劑混合，攪拌后經過超聲處理得到面漆噴涂液，超聲時間為5-120分鐘；步驟(4)中，面漆的厚度為10-500μm。

進一步，步驟(5)中，熱處理條件為：在150-200℃保溫20-120分鐘，然后升溫至280-300℃并保溫30-120分鐘，熱處理后涂層隨烘箱冷卻至室溫。