一种宽带红外吸波结构材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于红外超材料领域，更具体的，涉及一种宽带红外吸波结构材料及其制备方法，可应用于中红外发射率调制，中红外热辐射探测伪装，中红外多频谱点阵成像等多个领域。本发明专利技术所提供的宽带红外吸波结构材料设计简单，通过改变纳米头大小，直接的构建不同波长下的共振模式，实现吸收带宽可控的宽带吸收性能，吸收率高；本发明专利技术所提供的宽带红外吸波结构材料可大面积生产，不需要使用光刻技术，制备工艺简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带红外吸波结构材料及其制备方法
本专利技术属于红外超材料领域，更具体的，涉及一种宽带红外吸波结构材料及其制备方法，可应用于中红外发射率调制，中红外热辐射探测伪装，中红外多频谱点阵成像等多个领域。
技术介绍
传统红外吸波结构材料是基于一种单一尺寸电磁谐振结构或者基于两种及以上不同尺寸的复杂电磁谐振结构的周期性结构材料；单一尺寸电磁谐振结构产生的是单一频段的窄带共振吸收，两种及以上不同尺寸的复杂电磁谐振结构产生的是两个及以上分立频段的共振吸收。在宽带红外吸波结构材料方面，主要采用两种及以上不同尺寸的复杂电磁谐振结构，这种结构材料通常使用光刻工艺，导致制备工艺复杂、不可大面积生产，制备成本高。传统宽带红外吸波结构材料的另外一个局限是，一旦结构确定后，其吸波性能也就确定了，吸波带宽不可调。因此，现有技术所公开的宽带红外吸波结构材料存在制备成本高、不可大面积生产，吸波带宽不可调等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种制备成本低、可大面积生产和吸波带宽可调的宽带红外吸波结构材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，一种宽带红外吸波结构材料，由下至上包括Al金属层、Al金属层上面的金属纳米线阵列以及每个纳米线上层的球形纳米线头；所述Al金属层的厚度大于等于5mm；所述纳米线直径为40～90nm；每个纳米线与相邻最近的纳米线的几何中心距为90～110nm；纳米线长度为400～1000nm，纳米线头的直径为100～300nm，相邻的n个纳米线的纳米线头相连接。在1≤n≤6时宽带红外吸波结构材料具备更好的宽带吸波性能，宽带吸收率高。金属纳米线及纳米线头的材料为银、金、锌、钴、铂或镍。上述宽带红外吸波结构材料的制备方法，包括如下步骤：1、在单通多孔氧化铝模板上生长一层金属薄膜；单通多孔氧化铝模板的底层金属Al的厚度大于等于5mm，单通多孔氧化模板上的纳米孔的孔径为40～90nm，孔间距为90～110nm、孔深度为400～1000nm；金属薄膜生长的厚度高于纳米孔深度100～300nm；步骤2、将生长完金属薄膜的单通多孔氧化铝模板置于质量浓度为5％～15％的磷酸溶液中浸泡0.5h～2h后用去离子水冲洗3～5分钟，将冲洗后的样品吹干水分，得到目标宽带红外吸波结构材料。本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的宽带红外吸波结构材料设计简单，通过改变纳米头大小，直接的构建不同波长下的共振模式，实现吸收带宽可控的宽带吸收性能，吸收率高；本专利技术所提供的宽带红外吸波结构材料可大面积生产，不需要使用光刻技术，制备工艺简单，成本低。附图说明图1为宽带吸波结构材料的结构示意图；图2为宽带吸波结构材料在扫描电子显微镜下的形貌图；图3为实施例1提供的宽带红外吸波结构材料的吸收率测试图；图4为实施例2提供的宽带红外吸波结构材料的吸收率测试图；图5为实施例3提供的宽带红外吸波结构材料的吸收率测试图。具体实施方式实施例1：本实施例的宽带红外吸波结构材料由下至上为Al金属层、Al金属层上面的金纳米线阵列以及每个纳米线上层的球形纳米线头；所述Al金属层的厚度为5mm；纳米线直径为90nm；每个纳米线与相邻最近的纳米线的几何中心距为100nm；纳米线长度为500nm，纳米线头的直径为100nm，相邻的一至六个纳米线的纳米线头相连接。上述宽带红外吸波结构材料采用单通多孔氧化铝模板及电化学沉积方法制成。本实施例采用的单通多孔氧化铝模板的纳米孔间距为100nm，孔径为90nm，孔深度为500nm，底层金属Al的厚度为5mm。将单通多孔氧化铝模板放置于质量分数为5％的氯酸金溶液中，静置五分钟后将交流电源两端分别连接于单通多孔氧化铝模板和Pt电极上。通电进行电化学沉积，沉积时间为20min，沉积电压为5v。沉积结束后，使用质量分数为5％的磷酸进行浸泡处理1h，用去离子水冲洗浸泡后的样品5分钟，将冲洗后的样品吹干水分，得到目标宽带红外吸波结构材料。实施例2：本实施例与实施例1的区别仅在于纳米线头的直径为200nm，在制备过程中电化学沉积时间为40min。实施例3：本实施例与实施例1的区别仅在于纳米线头的直径为300nm，在制备过程中电化学沉积时间为60min。本专利技术对样品吸收率测试采用的是红外傅里叶变换测试方法。如图3所示，实施例1的红外吸波带宽为1.5μm，在3μm到4.5μm的波长范围内，红外吸收率超过90％。如图4所示，实施例2的红外吸波带宽为2μm，在3μm到5μm的波长范围内，红外吸收率超过90％。如图5所示，实施例3的红外吸波带宽为3μm，在3μm到6μm的波长范围内，红外吸收率超过90％。本专利技术的宽带红外吸波结构材料由纳米线阵列以及底层金属Al组成。当多个纳米线通过纳米头连接到一起时，可以获得吸收频带展宽的吸收性能，得到宽带吸收结构，利用谐振峰的位置随结构尺寸增加而增加的特性调节吸收峰的位置；达到吸波带宽可调的效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带红外吸波结构材料，其特征在于，由下至上包括Al金属层、Al金属层上面的金属纳米线阵列以及每个纳米线上层的球形纳米线头；所述Al金属层的厚度大于等于5mm；所述纳米线直径为40～90nm；每个纳米线与相邻最近的纳米线的几何中心距为90～110nm；纳米线长度为400～1000nm，纳米线头的直径为100～300nm，相邻的n个纳米线的纳米线头相连接。

【技术特征摘要】
1.一种宽带红外吸波结构材料，其特征在于，由下至上包括Al金属层、Al金属层上面的金属纳米线阵列以及每个纳米线上层的球形纳米线头；所述Al金属层的厚度大于等于5mm；所述纳米线直径为40～90nm；每个纳米线与相邻最近的纳米线的几何中心距为90～110nm；纳米线长度为400～1000nm，纳米线头的直径为100～300nm，相邻的n个纳米线的纳米线头相连接。2.如权利要求1所述的宽带红外吸波结构材料，其特征在于，相邻的n个纳米线的纳米线头相连接；1≤n≤6。3.如权利要求1或2所述的宽带红外吸波结构材料，其特征在于，金属纳米线及纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佩珩，陈起，甄国帅，陈万里，谢建良，邓龙江，陆海鹏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51