一种具有红外波段高吸收的3D打印超黑材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113263744A(43)申请公布日2021.08.17(21)申请号202110399783.5C23C16/40(2006.01)(22)申请日2021.04.14B33Y10/00(2015.01)(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市西大直街92号(72)发明人吴晓宏熊启阳李杨卢松涛秦伟洪杨康红军(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人张金珠(51)Int.Cl.B29C69/00(2006.01)B29C64/118(2017.01)B29C48/05(2019.01)C23C16/455(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种具有红外波段高吸收的3D打印超黑材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种具有红外波段高吸收的3D打印超黑材料的制备方法；属于空间光学系统杂散光抑制领域。本发明解决了现有3D打印技术制备的超黑材料普遍存在的红外波段吸收率较低的问题。本发明通过调控3D打印喷涂工艺制备出可控表面几何结构、内壁微孔结构的杂散光抑制用超黑材料，并采用原子层沉积技术在超黑材料表面沉积AZO薄膜。本发明利用原子层沉积技术的高保形性特征在不影响超黑材料杂散光抑制结构(内壁微孔，几何结构)的基础上进一步提升超黑材料的红外波段吸收率，扩展该3D打印黑色材料在空间光学领域的应用空间。CN113263744ACN113263744A权利要求书1/1页1.一种具有红外波段高吸收的3D打印超黑材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是通过下述步骤完成的：步骤一、将本色的高性能聚合物和炭黑加入到挤出机中充分混合，炭黑的质量占高性能聚合物和炭黑总质量的0.5％‑1.0％，然后挤出，得到线材；步骤二、用步骤一获得的线材3D打印基础模型，得到的基础模型的表面具有微纳级别的微孔；步骤三、然后原子层沉积技术在步骤二获得的基础模型上形成AZO薄膜；即完成。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤一所述高性能聚合物为聚醚醚酮PEEK、聚醚酰亚胺PEI或聚偏氟乙烯PVDF。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤二3D打印具体案下述步骤进行的：步骤1、用Solidworks绘图软件，根据设计的结构图进行等比例制图建模，得到格式为STL的模型；步骤2、将所得模型导入到3D切片软件中，设置相关参数：打印速度为5～40mm/s，打印头温度为380～460℃，成型挤出量为60％～140％，层厚0.05‑0.2mm，填充密度20％‑80％，完成参数设置后导出格式为Gcode的3D打印机可识别的数据文件；步骤3、将步骤2中的Gcode文件导入到熔融沉积成型3D打印机中，再将步骤一获得的线材加入到熔融沉积成型3D打印机中，同步启动打印头和喷枪，打印头和喷枪同步运动，逐层堆积，分层进行打印，得到内壁具有微孔的3D打印超黑材料基础模型；4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤2中成型挤出量为80％～120％。5.根据权利要求1‑4任意一项所述的制备方法，其特征在于将步骤二获得的7.基础模型置于反应腔体内，再按下述步骤进行处理的:步骤①、在温度为150～220℃，压力为0.1torr～0.2torr的条件下，以脉冲形式通入第一前驱体进行反应，脉冲时间为0.015s～0.025s，然后通入氮气吹扫反应残余物，吹扫时间为20s～60s；步骤②、在与步骤①同样的温度和压力条件下，以脉冲形式通入第二前驱体进行反应，脉冲时间为0.015s～0.025s，然后通入氮气吹扫反应残余物，吹扫时间为20s～60s，步骤③、重复步骤①至步骤②的操作1次～500次，完成原子层沉积反应，得到具有红外波段高吸收的3D打印超黑材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤①中所述的第一前驱体为三甲基铝或者二乙基锌，原子层沉积过程中至少沉积一次三甲基铝，最后一次沉积三甲基铝。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤②中所述的第二前驱体为水或臭氧。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于从上之下基础模型为结合为一体的蜂窝层和板体构成；或者是结合为一体多个空间几何体和板体构成，空间几何体均布在板体的一侧；所述空间几何体的内部中空，且内部具有几何形状的孔。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述空间几何体是由结合为一体锥体和柱体构成。10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述空间几何体的内部具有蜂窝形状、三角形状或者正方形状的孔。2CN113263744A说明书1/6页一种具有红外波段高吸收的3D打印超黑材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于空间光学系统杂散光抑制领域。背景技术[00