一种柔性光热吸收材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种柔性光热吸收材料及其制备方法和应用，属于光热材料领域。包括：1)将聚合物基底经清洗处理，得到洁净的聚合物基底；利用Ar作为溅射气体，除去洁净的聚合物基底上的杂质；针对Ag靶和Zn靶，进行预溅射处理，得到清除靶材表面氧化层的Ag靶材和Zn靶材；2)在洁净的聚合物基底上，首先通过直流电源条件溅射Ag靶，然后通过射频电源条件溅射Zn靶，制得柔性光热吸收材料。本发明专利技术制得的柔性光热吸收材料具有优异的光谱选择吸收功能，实现了高吸收率和低热辐射的协同作用，因此能够应用于在海水淡化中。在海水淡化中。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性光热吸收材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光热材料领域，涉及一种柔性光热吸收材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着现代工业化进程的不断加快，随之而来的是严重的水污染以及水资源短缺问题。迄今为止，淡水资源短缺仍是世界上最严重的资源问题之一，这已经威胁到人类的生产、生活乃至国家战略安全。地球表面97％的水资源集中在海洋，为了缓解水资源短缺问题，研究者们将目光投向了海洋。从海水中提纯淡水资源成为当前水资源开发的主线。近年来，利用太阳能驱动界面蒸汽产生(SISG)可对海水或微咸水进行蒸发，因其具有环保、高效、热损失小等众多优势被认为是解决淡水资源短缺的有效途径。能量输入相同的情况下，界面水的局部加热会使温度梯度变化更加明显，因而蒸发效果更好。其中，光热材料是保证高效海水淡化的关键所在，大多数用于界面蒸发系统的太阳能吸收体都是超黑材料。根据Kirchhoff定律，这些超黑吸附剂在覆盖全太阳光谱和长波红外区域的宽范围波长上表现出高吸收，但吸收太阳能的同时作为黑体在红外区域通过热辐射散热，导致热损失增加，整个蒸发系统效率降低。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种柔性光热吸收材料及其制备方法和应用，本专利技术制得的柔性光热吸收材料具有优异的光谱选择吸收功能，实现了高吸收率和低热辐射的协同作用。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]本专利技术公开了一种柔性光热吸收材料的制备方法，包括以下步骤：1)将聚合物基底经清洗处理，得到洁净的聚合物基底；利用Ar作为溅射气体，除去洁净的聚合物基底上的杂质；针对Ag靶和Zn靶，进行预溅射处理，得到清除靶材表面氧化层的Ag靶和Zn靶；2)在除去杂质的洁净的聚合物基底上，首先通过直流电源条件溅射Ag靶，然后通过射频电源条件溅射Zn靶，制得柔性光热吸收材料。
[0006]优选地，步骤1)中，聚合物基底为PF涤纶布。
[0007]优选地，步骤1)中，利用Ar作为溅射气体，除去洁净的聚合物基底上的杂质，具体操作如下：
[0008]在真空度为1.8
×
10
‑3Pa以下，通入Ar作为溅射气体，在Ar等离子气氛下轰击10
‑
20min；其中，偏压为450V，气压为5Pa。
[0009]优选地，步骤1)中，针对Ag靶和Zn靶，进行预溅射处理，得到清除靶材表面氧化层的Ag靶材和Zn靶材，具体操作如下：在真空度为0.6Pa条件下，溅射功率值为100
‑
150W，预溅射时间为10
‑
20min。
[0010]优选地，步骤2)中，通过直流电源条件溅射Ag靶的操作参数包括：电流0.2A，溅射时间为10
‑
20min。
[0011]优选地，步骤2)中，通过射频电源条件溅射Zn靶的操作参数包括：电流0.18A，溅射时间为0.5
‑
1h。
[0012]优选地，步骤2)中的溅射参数包括：在真空度为0.6Pa条件下，溅射功率值为100
‑
150W，启动电源后Ag靶和Zn靶表面辉光放电。
[0013]优选地，步骤1)和步骤2)中，聚合物基底的温度为25℃，旋转速度固定9r/min。
[0014]本专利技术公开了采用上述制备方法制得的一种柔性光热吸收材料。
[0015]本专利技术公开了上述一种柔性光热吸收材料在海水淡化中的应用。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术公开了一种柔性光热吸收材料的制备方法，采用Ag靶、Zn靶依次在聚合物基底上溅射，形成具有一定厚度的Ag层和Zn层。Ag和Zn在聚合物基底表面以纳米颗粒的形式紧密堆积，利用其小尺寸效应、纳米效应等保证了较高的吸光性能。而且，由于选材和制备技术的独特性和优越性，本专利技术具有优异的光热转化性能，制备的材料基于聚合物基底具有的超疏水性也可达到阻盐目的，保证了海水淡化过程中材料优异的稳定性和持久使用。因此，本专利技术采用工艺简单、原料成本低的制备方法，制得了一种具有优异的光谱选择吸收功能的柔性光热吸收材料，实现了光热材料兼具高吸收率和低热辐射的协同作用。
[0018]进一步地，利用磁控溅射法在柔性涤纶布(polyester fabrics)基底上沉积具有一定厚度的Ag层和Zn层，制备了具有Ag/Zn光谱选择性吸收涂层(Ag/Zn SSACs
‑
PF)的柔性光热吸收材料。为了提高光热转换效率，使用光谱选择性吸收涂层(solar selective absorbtion coatings，SSACs)作为光热吸收体，相比于黑体太阳能吸收材料的高吸收和高热发射特性，SSACs在可见光范围内表现为低反射(高吸收)并在红外波段表现为高反射(低热发射)，在保证高吸收率的同时，低的热发射率减少了水蒸发过程中热辐射传导损失，提高了能量转化效率，这对于实现高效的光热转化以及海水淡化具有重要意义。
[0019]本专利技术公开了采用上述制备方法制得的柔性光热吸收材料，该材料具有优异的光谱选择吸收功能，即在可见光区的高吸收和在红外区的低热发射，实现了高吸收率和低热辐射的协同作用。低的热辐射保证了在海水淡化过程中界面蒸发温度不会过高而引起能量损失，使得热辐射损失达到最小，这对于高效海水淡化具有重要意义。最为突出的是，本专利技术得到的光热材料在可见光谱范围吸收高达0.88，在红外波谱热发射低至0.34。因其这种独特的选择性吸收功能、低热辐射以及较高的蒸发效率，为太阳能驱动界面蒸发技术提供了一种全新的光热吸收材料。因此本专利技术所述一种柔性光热吸收材料能够应用于在海水淡化中。
附图说明
[0020]图1为本专利技术所述柔性光热吸收材料样品和PF样品分别置于3.5wt％盐水中，在1个光照强度下的质量变化曲线；
[0021]图2为本专利技术所述柔性光热吸收材料的SEM图；其中，(a)为放大4000倍，(b)为放大6000倍；
[0022]图3为水滴在本专利技术所述柔性光热吸收材料正面的接触角测试图；
[0023]图4为本专利技术所述柔性光热吸收材料的反射率测试曲线；其中，(a)在可见光和近红外波段，(b)在远红外波段。
具体实施方式
[0024]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性光热吸收材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将聚合物基底经清洗处理，得到洁净的聚合物基底；利用Ar作为溅射气体，除去洁净的聚合物基底上的杂质；针对Ag靶和Zn靶，进行预溅射处理，得到清除靶材表面氧化层的Ag靶和Zn靶；2)在除去杂质的洁净的聚合物基底上，首先通过直流电源条件溅射Ag靶，然后通过射频电源条件溅射Zn靶，制得柔性光热吸收材料。2.根据权利要求1所述的一种柔性光热吸收材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，聚合物基底为PF涤纶布。3.根据权利要求1所述的一种柔性光热吸收材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，利用Ar作为溅射气体，除去洁净的聚合物基底上的杂质，具体操作如下：在真空度为1.8
×
10
‑3Pa以下，通入Ar作为溅射气体，在Ar等离子气氛下轰击10
‑
20min；其中，偏压为450V，气压为5Pa。4.根据权利要求1所述的一种柔性光热吸收材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，针对Ag靶和Zn靶，进行预溅射处理，得到清除靶材表面氧化层的Ag靶材和Zn靶材，具体操作如下：在真空度为0.6Pa...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫丹，王成兵，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：