[发明专利]一种宽光谱红外吸收涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸收涂层组成及其制备方法，特别是一种宽光谱红外吸收涂层及其制备方法，研制的涂层可用于激光能量计、红外传感器或热辐射探测器等器件。

背景技术

激光由于具有光谱分辨率高、空间和时间相干性好、高频脉冲或连续可调、能量密度高等优点，因此作为一种高科技技术在我国工农业生产、国防建设、科学研究以及医疗卫生等领域都得到了广泛的应用。为了更好的应用激光和激光器，就必须精确测量激光的相关参数，如激光的能量，这样才能有效的使激光技术得到更广泛的应用。激光能量测量最常用的方法就是利用激光的热效应来测量激光能量。基于光的热效应，选择合适的物质作为吸收体，根据辐射被它吸收后所引起的温度变化情况，或者进行温度测量，或者转为别的物理参量来指示，便可得出光能的度量。在这种方法测量激光能量的过程中，激光吸收涂层显得尤为重要。吸收涂层性能的好坏，直接影响了光热法测激光能量的灵敏度，测量范围等重要参数指标。激光波长可属于可见光和红外两个波段，其中用于信号传输的是红外线，波长一般是1.3–10.6μm附近，属于红外波段。

关于吸收涂层，目前主流的吸收涂层材料为金黑、烟黑或胶体石墨等。传统石墨涂层会因为短时间大量的热导致吸收层烧损，出现白斑。金黑由于其本身良好的电学性能，具有吸收效率高、吸收波段宽的特点，但是金黑由于原材料为贵金属——黄金，存在成本相对较高，而且需要特殊的设备，在氮气或者氦气的保护气氛下进行蒸镀，整个过程工艺复杂，成本高、成品性能稳定性不好。此外，将金属黑(如金黑、铂黑)沉积到热辐射探测器上的工艺，至今还很难达到黑色涂料的沉积水平。

关于红外吸收涂层，目前更多是局限于一定波段等条件，如近红外，或不同温度段的太阳光谱选择性吸收涂层等，而鲜见真正适用于宽光谱红外吸收涂层。如中国专利ZL201210093256.2“一种宽光谱太阳能吸收涂层及其制备方法”是利用还原的石墨烯氧化物和乙烯-醋酸乙烯共聚物采用溶剂刮膜法或熔融压制法在制备吸收层，得到宽光谱太阳能吸收涂层。如中国专利201511005884.0“一种可见光/红外波段纳米光学吸收涂层及其制备方法”是金属基板上利用磁控溅射法、热蒸发法或分子束外延法等技术生长10–180nm厚的半导体光学涂层薄膜，其波长覆盖范围为400–1800nm。如中国专利ZL201210093256.2“一种光热转换涂料组合物及其制备方法”是利用机械搅拌方法将丙烯酸树脂、二甲苯、CuS等光热转换纳米材料、分散剂、消泡剂、流平剂和附着力促进剂制备一种光热转换涂料。如中国专利ZL201410105234.2“一种基于KAl2(AlSi3O10)(OH)2制备的新型光热转换涂料”是将超细云母粉作为骨料，氧化铬作为辅料，水玻璃作为粘合剂，磷酸铁、氧化锌、硼砂作为添加剂组成混合粉体，与乙醇、去离子水，联接剂缩水甘油醚类环氧树脂为溶剂，经球磨混合形成悬浊液，并涂覆在金属材质的表面。如文献“倪亚茹等，一种高效红外吸收和能量转换涂层的制备与表征，南京工业大学学报，2010,32(2):5–10”是将一定配比的Fe2O3、MnO2、CuO烧结组成的填料、H3PO4和Al(OH)3配合形成的溶液作为黏结剂,MgO作为固化剂调成浆料，再涂覆在Al金属基体表面。如文献“张伟钢等，聚氨酯/Sm2O3复合涂层的制备及近红外吸收性能研究,红外技术，2016,38(2):102–106”是以聚氨酯(PU)为粘合剂，Sm2O3为颜料，采用刮涂法在铝基板表面制备了PU/Sm2O3复合涂层，结果表明:Sm2O3可使涂层具备对1.06μm与1.54μm特殊近红外光的强吸收特性，PU可使涂层具备优良的力学性能。总之，上述几个文献，与本申请不管是涂层组成材料、涂层制备技术方法、基底材料、还是涂层性能等方面等均有显著不同。

发明内容

本发明在于提供宽光谱红外吸收涂层的无机填料组成及其制备方法，目的在于通过光热、光电转换原理实现1.5–15μm波段范围内光能量的测量、探测和利用。