一种具有紫外波段高吸收的超黑涂层的制备方法.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CN113245161A(43)申请公布日2021.08.13(21)申请号202110401091.XC09D7/61(2018.01)(22)申请日2021.04.14C23C16/40(2006.01)C23C16/455(2006.01)(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卢松涛李杨秦伟洪杨康红军(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.B05D1/02(2006.01)B05D1/38(2006.01)B05D7/24(2006.01)C09D1/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种具有紫外波段高吸收的超黑涂层的制备方法(57)摘要本发明公开了一种具有紫外波段高吸收的超黑涂层的制备方法，属于空间光学系统杂散光抑制领域。本发明解决了现有的常规喷涂工艺制备超黑涂层普遍存在紫外波段吸收率较低的问题。本发明以炭黑作为黑色着色剂，通过调控多层喷涂工艺中炭黑着色剂质量分数构建具有浓度梯度过渡的可控结构膜层，并采用原子层沉积技术在超黑涂层表面沉积TiO2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涂层表面杂散光抑制结构的基础上进一步提升超黑材料的紫外波段吸收率，扩展此种超黑涂层在空间光学领域的应用空间。CN113245161ACN113245161A权利要求书1/1页1.一种具有紫外波段高吸收的超黑涂层的制备方法，其特征在于所述制备方法是通过下述步骤实现的：步骤一、将硅酸钾、水和助剂混合后，加入研磨珠，搅拌分散均匀后均分成任意等份，分然后别加入不同质量分数的炭黑，超声分散3‑5min，继续搅拌，滤布过滤，慢速搅拌至悬浊液稳定不沉淀，得到不同浓度的喷涂液；步骤二、然后分别装入喷枪，再按照浓度从高至低的顺序，在打磨好的基底材料上依次进行喷涂和固化处理，在基底材料上得到浓度梯度渐变超黑涂层；步骤三、然后通过原子层沉积在步骤二获得的超黑涂层上形成TiO2薄膜，即得到具有紫外波段高吸收的超黑涂层。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喷涂液中炭黑的质量分数≥0.1％；固含量为37％的硅酸钾的质量分数为30％；助剂的质量分数为0.2％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤一所述炭黑粒径为40nm～100nm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤一所述助剂为Tego810、Tego747w或Tego280。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤一所述研磨珠为直径为1mm的锆珠，研磨珠用量是液体体积的三分之一。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤二中喷枪口径为0.5mm，喷涂气压为0.25MPa。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤一中均分成五等份，步骤二中第一次至第四次喷涂后按30℃下0.5h，再55℃下0.5h进行固化，第五次喷涂后按30℃下0.5h，55℃下12h，85℃下1h，125℃下1h进行固化。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤三所述原子层沉积是将喷涂超黑涂层的基底材料置于反应腔体内后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，以脉冲形式通入钛前驱体进行反应，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、在同样的温度和压力条件下，以脉冲形式通入水或臭氧前驱体进行反应，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49次～500次。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于步骤①中所述的钛前驱体为四异丙醇钛。10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于步骤①中所述的温度为180～220℃。2CN113245161A说明书1/5页一种具有紫外波段高吸收的超黑涂层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[0002]光学相机、探测器以及太阳能转化装置等空间光学载荷由于空间外来杂散光入射、界面对入射光不必要的反射而对性能产生了不利影响。其会造成光学设备的信噪比、灵敏度及可靠性的降低。为了提升空间光学载荷的性能，需要消除杂散光对其造成的不利影响。超黑涂层作为最常见的光吸收材料，在一定范围内能够的有效减少干扰光学载荷成像的反射，并极大程度吸收材料表面的杂散光。因而研制能够应用于空间光学系统的高吸光超黑涂层，对于航天事业及探索宇宙具有重要意义。由于太空环境具有高真空、温差大、多紫外辐照等特点，普