一种MWCNT多孔气凝胶薄膜及其制备方法与应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115849346A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211488622.4(22)申请日2022.11.25(71)申请人深圳大学地址518060广东省深圳市南山区南海大道3688号(72)发明人谢杨苏黄源泓(74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事务所(普通合伙)44268专利代理师刘芙蓉(51)Int.Cl.C01B32/168(2017.01)B01J13/00(2006.01)B82Y40/00(2011.01)G01J5/00(2022.01)G01J5/48(2022.01)权利要求书1页说明书9页附图3页(54)发明名称一种MWCNT多孔气凝胶薄膜及其制备方法与应用(57)摘要本发明涉及红外传感器技术领域，尤其涉及一种MWCNT多孔气凝胶薄膜及其制备方法与应用，其制备方法包括步骤：通过分散剂将MWCNT分散在溶剂中，得到MWCNT分散液，对其进行冰模板法处理，得到MWCNT多孔气凝胶薄膜前体，然后对其进行退火处理，得到MWCNT多孔气凝胶薄膜。本发明利用冰模板法制得的MWCNT多孔气凝胶薄膜具有高度多孔结构，孔隙率高于99％，使得退火处理后得到的多孔气凝胶薄膜具有超低的密度，密度降低至低于1.5mg/cm3，从而有助于降低红外传感材料的比热容和热导；该薄膜的电阻温度系数的绝对值在室温下大于或者等于0.1％/K，比电阻小于30Ω·cm，导热系数在室温下小于3mW/m·K，响应速度优于330帧/秒。CN115849346ACN115849346A权利要求书1/1页1.一种MWCNT多孔气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：通过分散剂将MWCNT分散在溶剂中，得到MWCNT分散液；对所述MWCNT分散液进行冰模板法处理，得到MWCNT多孔气凝胶薄膜前体；对所述MWCNT多孔气凝胶薄膜前体进行退火处理，得到MWCNT多孔气凝胶薄膜。2.根据权利要求1所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自纤维素纳米纤维、聚丙烯酸、聚乙烯醇、壳聚糖、海藻酸钠中的一种。3.根据权利要求1所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，所述分散剂与所述MWCNT的重量比为1:1。4.根据权利要求1所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，所述对MWCNT分散液进行冰模板法处理的步骤，包括：将所述MWCNT分散液冻结成固体冰晶，再利用冷冻干燥机在预定条件下使所述固体冰晶升华。5.根据权利要求4所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，所述预定条件为真空度低于30Pa，温度低于零下40℃。6.根据权利要求1所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为400‑900℃，所述退火处理的时间为60‑180分钟。7.根据权利要求1所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，所述MWCNT多孔气凝胶薄膜的孔隙率高于99％。8.一种MWCNT多孔气凝胶薄膜，其特征在于，利用如权利要求1‑7任一所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜的制备方法制得。9.一种如权利要求8所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜在制备非制冷红外传感器中的应用。10.根据权利要求9所述的MWCNT多孔气凝胶薄膜的应用，其特征在于，所述非制冷红外传感器包括：间隔设置于基底上的第一电极和第二电极，架设于所述第一电极和所述第二电极之间的MWCNT多孔气凝胶薄膜，使得所述MWCNT多孔气凝胶薄膜为悬空结构；所述MWCNT多孔气凝胶薄膜的一端通过导电银胶固定于所述第一电极，所述MWCNT多孔气凝胶薄膜的另一端通过导电银胶固定于所述第二电极。2CN115849346A说明书1/9页一种MWCNT多孔气凝胶薄膜及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明涉及红外传感器技术领域，尤其涉及一种MWCNT多孔气凝胶薄膜及其制备方法与应用。背景技术[0002]碳纳米管具有宽带、高吸光率、高光电探测的固有灵敏度。期刊文献中已有使用悬空的单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜作为红外传感器材料(Science,2006,312(5772):413‑416)，其中单壁碳纳米管薄膜通过电弧放电工艺制造，具有高红外吸收率，TCR在330K到100K的范围内为1％/K‑2.5％/K。专利文献(CN103153850A)中也提出使用旋涂法制备的单壁碳纳米管薄膜可以用于非制冷红外传感。然而，上述基于单壁碳纳米管的红外传感器件的电阻高于10MΩ，这造成较大的电阻读数噪音和额外的焦耳加热效应。另外，由于获得高纯度的单壁碳纳米管成本较高，为了降低成本，期刊文献(AdvancedOpticalMaterials,2014,2:581‑587)中也提出了基于悬空的