[发明专利]一种2~14微米波段高吸收消杂光涂层漆料及其制备与用途

说明书

本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种2～14微米波段高吸收消杂光涂层漆料及其制备与用途。所述涂层漆料中底层漆料包括：水性甲基丙烯酸树脂、改性碳气凝胶；中间层漆料包括：水性甲基丙烯酸树脂、改性碳气凝胶、改性硅藻土；面层漆料包括：水性甲基丙烯酸树脂、改性碳气凝胶、改性硅藻土。该涂层在原有具备红外高吸收碳气凝胶填料的基础上，基于大粒径硅藻土填料的高厚度中间层创造粗糙界面结构配合下，再结合大粒径硅藻土特定孔径的大小，促使涂层微观下形成了可以多次反射的消光陷阱，入射光将在硅藻土对接出来的颗粒间与硅藻土的孔径间多次反射和吸收，进一步降低反射率，优化涂层吸光性能，实现红外低反射、高吸收率。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种2～14微米波段高吸收消杂光涂层漆料及其制备与用途。

背景技术

随着航天技术的不断发展，我国在空间光学遥感领域的探测水平也在不断提高，对于不同光学波段探测用途的理解更加准确、清晰。得益于任何温度高于绝对零度(0K)的物体都辐射红外能量，因此红外波段探测可实现被动探测，即被探测物隐蔽性再好，体积再小，重量再轻，都无法阻止自身的红外辐射，再加上红外光的宽波段特性，这促使红外遥感技术具有可全天候工作且可以穿透云层成像的特点，特别适合在空间科学领域与空间军事攻防领域中广泛使用。

但是，在空间红外遥感相机及望远镜等光学成像探测仪器对地观测、气象观测或军事预警侦查等应用中，如果成像设备中探测仪器的光学系统或者视场内仪器本身元器件的热辐射较强，这些背景噪声会严重影响探测仪器对目标的探测。因此要想提高红外探测系统的探测灵敏度，就必须同时降低探测仪器光学系统内元器件的工作过程的辐射强度以及光学系统外空间非成像目标带来的红外辐射干扰。现有的空间红外遥感相机及望远镜通过利用镜头外部遮光罩内腔的消杂光光涂层材料来抑制非成像目标如太阳光、地球反射光、卫星其他结构反射光等物体自身的红外杂散光；光学系统内部同样在局部位置涂覆高吸收低反射的消杂光涂层材料配合低温制冷环境来降低元器件工作发热过程带来的红外噪声干扰。因此，红外消杂光涂层材料对于空间红外遥感的成像精度、成像质量有着非常重要的保障作用。

现有的空间红外探测器响应波段涵盖近红外、中红外以及远红外，其中地球气象监测、地面海洋勘探与空间攻防等航天器红外探测器探测波段主要集中在红外2～14μm波段，因此，为了更好的抑制在该波段内的非探测成像物质产生的噪声，必须在该波段设置红外抑制涂层材料，减少非探测成像物质的红外辐射进入探测器。

下表是不同的红外探测波段对应的空间科学与气象领域的探测用途，可以看出在2～14μm波段的范围内，红外探测仪器的工作温度均设计在低温环境，其中最低工作温度可达100K，这说明了红外探测对于非成像物体噪声干扰需要极为严苛的抑制。但由于现在有的红外波段消杂光涂层可选材料短缺且性能不足，导致当前的空间红外遥感相机、望远镜等仪器需要在轨超长待机短时工作再配合低温制冷来降低内部元器件红外辐射杂散光的影响，外部红外杂散光抑制通过设计大口径的遮光罩来阻隔杂散光进入镜头，以上措施对航天器的工作效率、尺寸、质量都造成了严重的浪费，亟需2～14μm波段超高吸收率的消杂光涂层材料，为空间红外仪器的工作提供高性能的材料保障。

表1空间红外遥感在不同红外波段的探测用途

专利CN 111548723 A中公开了一种基于炭黑和聚氨酯树脂的高红外吸收率涂层，但其红外吸收率仅为0.96，红外抑制能力不强。专利CN113663894 A公开的消杂光涂层虽然在红外波段的光吸收率达到0.98，但是从实施案例来看，其采用方式为粘结剂仅作为粘结基材和粉体使用，为保证涂层界面微观结构特性达到0.98的吸收率，其粉体表面无树脂包裹，溶剂挥发后极易造成粉体脱落成为污染物，这种材料的结合力性能无法满足空间红外仪器运行与待机的高低温交变环境的应用场景需求，难以在精密的红外遥感光学系统内进行实际应用。

为了解决上述问题，提出本发明。

发明内容