[发明专利]一种液态自修复高阈值激光防护膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种液态自修复高阈值激光防护膜及其制备方法，属于光学薄膜的制备方法。一方面解决以往激光防护膜阈值不高的问题，另一方面利用液体可变形的特性获得在激光损伤后能够自我修复的能力，从而可以多次可重复地抵御高能激光攻击，避免系统失效或损坏。防护膜包括基底以及容置于两片基底之间的纳米胶体复合物，两片基底之间的边缘处通过粘结剂进行封装；基底为BK7玻璃、石英或氧化铝；纳米胶体复合物包括第一原料、醇、耐高温添加剂、酸抑制剂和去离子水，第一原料为金属醇盐或金属卤化物。最终获得了具有高激光损伤阈值同时又能在激光破坏后自修复的液态薄膜，解决了常规的激光防护薄膜阈值较低且损伤一次后即失效的难题。

技术领域

本发明属于光学薄膜的制备方法，具体涉及一种新型液态能够自修复的激光防护膜的制备方法。

背景技术

大功率高能量激光器的出现，使得激光能够作为武器对光电设备传感器、光学器件以及太空卫星等进行辐照攻击，通过致盲或熔毁来瘫痪系统。为了应对这种攻击与威胁，激光防护膜应运而生，其作用是最大限度抵抗激光武器造成的辐照损伤，提高设备的生存几率。当前，针对高能激光武器的防护膜主要有以下几种：（1）多层高反射金属作为激光防护膜，能够在一定程度上抵御激光武器的热损伤；（2）高激光损伤阈值的材料镀在最外层作为保护膜，提高系统整体的抗激光损伤能力；（3）镀制热致相变膜或非线性光学膜来防护，通过材料相变或非线性吸收来快速衰减激光能量，使得辐照到系统上的激光能量大幅下降以避免损伤。

但是，现有的激光防护膜仍然存在一些突出问题，例如防护膜本身的激光损伤阈值较低，如二氧化钒热致相变膜由于自身带隙较小抗激光损伤能力较弱，同时反应时间较慢，在高能激光辐照下无法做到有效与及时的保护系统。此外，目前的各类防护膜在高能激光辐照破坏后，一方面无法再次抵御后续的激光辐照攻击，另一方面则由于防护膜的损伤，对整个光学系统的透过性以及光束稳定性都会造成不利影响，甚至导致系统整体失效。如果能够制备出一种既具有高激光损伤阈值又同时具有损伤后自修复特性的薄膜，在高能激光防护领域将具有极大的应用价值。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种液态自修复高阈值激光防护膜的制备方法，一方面解决以往激光防护膜阈值不高的问题，另一方面利用液体可变形的特性获得在激光损伤后能够自我修复的能力，从而可以多次可重复地抵御高能激光攻击，避免系统失效或损坏。

本发明的技术方案为：所述防护膜包括基底以及容置于两片基底之间的纳米胶体复合物，两片基底之间的边缘处通过粘结剂进行封装；

所述基底为BK7玻璃、石英或氧化铝；

所述纳米胶体复合物包括摩尔比为1：10～500：0.01～5：0.01~50：0.01～0.15的第一原料、醇、耐高温添加剂、酸抑制剂和去离子水，所述第一原料为金属醇盐或金属卤化物。

按以下步骤进行制备：

S1、将金属醇盐或金属卤化物前驱体加入醇中，搅拌0.1～2h混合均匀；然后加入耐高温添加剂，继续搅拌0.5～10h；随后加入酸抑制剂，搅拌0.1～2h；最后缓慢滴加去离子水，滴加过程中高速搅拌，0.5～24h后制得均匀透明的混合液，其中金属醇盐或金属卤化物、醇、耐高温添加剂、酸抑制剂和去离子水的摩尔比为1：10～500：0.01～5：0.01~50：0.01～0.15；

S2、制备的混合液在室温下搅拌0.5～2h后，密封置于0～5℃条件下陈化1～5天，制得纳米胶体复合物；

S3、将基底浸泡于清洗液中，超声清洗5～50min，然后用去离子水冲洗干净，最后用高纯氮气吹干；

S4、将纳米胶体复合物注入两片基底之间，两片基底之间的厚度为20～20000nm，然后采用粘结剂对两片基底外圈进行封装，确保纳米胶体复合物与外界环境完全隔离。