涂层、用途及制备方法技术

本发明专利技术提出涂层、用途及制备方法，包括催化剂中间层和碳基涂层，催化剂中间层为岛状结构，碳基涂层沉积在岛状结构的催化剂中间层上。本发明专利技术制备特殊的催化剂中间层，将等离子体增强化学气相沉积制备的碳纳米结构引入到黑体涂层中，使得涂层具有高吸光性能、高发射率，且与基底材料结合力好，提高稳定性和耐久性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
涂层、用途及制备方法


[0001]本专利技术涉及涂层、用途及制备方法，属于黑体涂层制备


技术介绍

[0002]黑体是基于普朗克定律的理想化物理模型，是理想的漫反射体，在科学研究、航空航天、工业生产等方面有广泛的应用。作为宽带红外辐射源，高稳定中温面源黑体的波长范围覆盖了从近红外到远红外的波段，是辐射理论分析和辐射测量的基础，在红外光学系统及测试设备的绝对校准、物体辐射特性测量、红外探测器定标及红外目标模拟的测试和整体性能评价方面，应用越来越广。面源黑体作为红外目标源可应用于红外系统的探测、识别和定位；可作为辐射源背景用于干扰红外系统的探测；也可作为校准辐射源用于黑体的辐射定标。而这些应用对辐射面的温度稳定性和辐射精度有很高的要求。
[0003]黑体涂层是面源黑体的核心组件之一，其参数直接决定了面源黑体的性能。目前，常见黑体所用涂层为具有高发射率的特种漆，可使用刷涂或者喷涂的方法进行沉积，如聚合物加碳或硅树脂加金属氧化物等，但其常温或高温下的发射率较低，其成分一般为聚合物(如硅橡胶、聚氨酯、环氧树脂、硅树脂等)和填料(如碳、金属氧化物等)，然而，这些高发射率涂层的发射率一般为0.92～0.95，仍然达不到新一代高性能辐射源的要求；此外，由于部分聚合物与金属基底黏附性较差，且聚合物容易老化开裂，因此这些黑体涂层仍然存在稳定性低和耐久性差的问题。
[0004]通过等离子体增强化学气相沉积制备的碳纳米结构具有非常高的光吸收率和红外发射率，然而，现有基于等离子体增强化学气相沉积制备的碳纳米涂层具有较高的基底选择性，只能在金属或者硅片等特定基底上进行制备，面内均匀性会随着基底尺寸增大而降低。同时，由于碳材料和基底材料结合力弱，涂层力学强度较低，稳定性和耐久性较差，因此很少被应用于面源黑体辐射层的制备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种具有高吸光性能、高发射率、稳定性高、耐久性好的涂层、用途及其制备方法。
[0006]本专利技术的技术解决方案：涂层，包括催化剂中间层和碳基涂层，所述的催化剂中间层为岛状结构，碳基涂层通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积在岛状结构的催化剂中间层上。
[0007]一种黑体，包括黑体基底和附着在黑体基底上的黑体涂层，所述的黑体涂层包括催化剂中间层和碳基涂层，所述的催化剂中间层为岛状结构，碳基涂层通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积在岛状结构的催化剂中间层上。
[0008]一种涂层制备方法，通过以下步骤实现：
[0009]基底预处理；
[0010]催化剂中间层制备，
[0011]基底上制备过渡金属催化剂形成的岛状结构；
[0012]碳基涂层沉积，
[0013]在岛状结构的催化剂中间层上沉积得到碳基涂层。
[0014]一种催化剂中间层和催化剂中间层上的碳基涂层组成的复合涂层在黑体涂层中的应用。
[0015]本专利技术与现有技术相比的有益效果：
[0016](1)本专利技术制备特殊的催化剂中间层，将等离子体增强化学气相沉积制备的碳纳米结构引入到黑体涂层中，使得涂层具有高吸光性能、高发射率，且与基底材料结合力好，提高稳定性和耐久性；
[0017](2)本专利技术通过制备岛状的催化剂中间层，使后续沉积的碳基涂层具有疏松的纳米片层结构，具有较高的粗糙度，提高涂层的发射率，满足新一代高性能辐射源的要求；
[0018](3)本专利技术可制备具有高表面粗糙度的碳基涂层，常温和200℃发射率不低于0.98；
[0019](4)本专利技术采用较为成熟的等离子体增强化学气相沉积等工艺，可以用于大面积涂层制备(最大1m
×
1m)，且制备的黑体涂层具有均匀性高、稳定性好等优点；
[0020](5)本专利技术采用催化剂中间层，使得等离子体增强化学气相沉积可适用于金属、石墨等高导热率基底，实现在多种基底上的适用性，可用于新一代高性能辐射源的制备；
[0021](6)本专利技术由于碳基涂层较高的发射率和导热性能，使用本专利技术制备的黑体涂层的黑体具有较高的综合性能，是制备高性能辐射源的必要条件。
附图说明
[0022]图1为本专利技术制备流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例1铜基底上沉积碳基黑体涂层的电子扫描显微镜照片；
[0024]图3为本专利技术实施例2铝基底上沉积碳基黑体涂层的电子扫描显微镜照片。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实例及附图对本专利技术进行详细说明。
[0026]本专利技术提供一种涂层，包括催化剂中间层和催化剂中间层上的碳基涂层，催化剂中间层为岛状结构，碳基涂层通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积在岛状结构的催化剂中间层上。
[0027]本专利技术催化剂中间层为过渡金属涂层，通过电镀、磁控溅射或者电子束沉积等方法在基底上沉积制成。
[0028]本专利技术的催化剂采用与碳材料具有较强相互作用的过渡金属催化剂，包括但不限于镍、钴、铁、锰等材料，优选催化剂为金属镍。催化剂的沉积对于黑体涂层的沉积有着非常重要的影响，催化剂种类、厚度和形貌对于黑体涂层的微观结构和热辐射性能起到了决定性的作用。本专利技术中优选催化剂中间层厚度为5纳米至20纳米，优选不大于10纳米，在该催化剂中间层上沉积所得的碳基涂层能形成疏松的纳米片层结构。若催化剂中间层厚度太厚，沉积所得的碳纳米结构非常致密，发射率较低；而催化剂中间层厚度太小，则无法得到连续的碳基涂层。
[0029]本专利技术的催化剂层沉积量为0.01～1mg/cm2，通过控制催化剂层的沉积量，使催化剂层的生长被控制在成核阶段，能够形成岛状结构。岛状结构的存在，能够使得碳材料在生长过程中形成疏松的纳米片层结构，该粗糙结构能够增大涂层发射率。若催化剂沉积量过高，会导致催化剂颗粒之间发生聚并，则碳材料在基底上的生长不具有选择性，所得碳纳米结构会相对更加致密，发射率较低。
[0030]本专利技术通过制备催化剂中间层，在这些催化剂存在的条件下，碳前驱体如常见甲烷、乙烯、乙炔等在催化剂作用下分解为碳，并且沿着碳的特定晶面进行生长，形成片状结构，最终得到具有较高粗糙度的纳米片层状碳基涂层。
[0031]本专利技术碳基涂层使用等离子体增强化学气相沉积的方法，在负载有催化剂中间层的基底上进行碳材料的气相沉积。
[0032]本专利技术等离子体增强化学气相沉积工艺中，反应气体流速为0.1～5L/h，优选0.1～2L/h；在反应气体流速为0.1～5L/h工艺控制下，沉积得到的碳基涂层具有碳纳米片层结构，且片层厚度在10～50nm之间，碳基涂层易于形成高粗糙度。当片层厚度处于10～50nm之间的纳米尺寸范围内，由于量子尺寸效应，受光激发振动的电子会受到更大的阻尼，因此吸光效果更强，根据基尔霍夫定律，其发射率更高。
[0033]若流速太高，超过5L/h时，所得碳基涂层结构非常致密，发射率较低，不具备实用价值；当流速小于0.1L/h时，沉积速度非常慢，生产效率太低。
[0034]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂层，其特征在于：包括催化剂中间层和碳基涂层，所述的催化剂中间层为岛状结构，碳基涂层通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积在岛状结构的催化剂中间层上。2.根据权利要求1所述的一种涂层，其特征在于：所述的催化剂中间层为过渡金属催化剂，厚度为5纳米至20纳米。3.根据权利要求1所述的一种涂层，其特征在于：所述的催化剂中间层的沉积量为0.01～1mg/cm2。4.根据权利要求2所述的一种涂层，其特征在于：所述的催化剂中间层厚度不超过10纳米。5.根据权利要求1所述的一种涂层，其特征在于：所述的碳基涂层具有碳纳米片层结构，且片层厚度在10～50nm之间。6.一种黑体，包括黑体基底和附着在黑体基底上的黑体涂层，所述的黑体涂层为权利要求1～5所述的任一涂层。7.一种涂层制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：基底预处理；催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭靖，孙红胜，杨海生，王加朋，杨旺林，张玉国，张鑫，吴柯萱，
申请(专利权)人：北京振兴计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：