[发明专利]一种三维黑色纳米金属宽光谱吸光薄膜的制备方法

摘要

本发明提出了一种三维黑色纳米金属宽光谱吸光薄膜的制备方法。通过引入强还原剂/强氧化剂的竞争机制，实现特殊晶种类型的高度一致化筛选，并通过续生长首次得到表面具有大量凹凸、结构复杂的三维立体化结构。同时采用电泳法制备了可均匀覆盖任意形貌的导电材质上的宽光谱吸光薄膜，沉积过程可连续进行，厚度可精确控制而且十分牢固。以上产品在红外光学、伪装技术、光能利用及薄膜器件等领域具有广泛的应用前景。这种结构复杂的三维立体化颗粒黑色金属薄膜具有宽角度分辨特性。

主权项

1.一种三维黑色纳米金属宽光谱吸光薄膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：晶种生长过程将硝酸银AgNO3和表面活性剂a混合于超纯水溶液，在室温下剧烈搅拌1‑3min使其充分溶解，得到混合溶液a，其中银离子的浓度为0.01‑100mmol/L；将过量的强氧化刻蚀剂加入混合溶液a中，充分搅拌1‑3min以均匀混合；然后加入过量的强还原剂，溶液中的银离子在强还原剂的作用下生成银单质，并不断长大得到银纳米颗粒，银纳米颗粒会被强氧化刻蚀剂刻蚀，然后在纳米颗粒的晶面继续选择性生长；经过多轮的生长‑刻蚀过程，溶液的颜色会历经：透明、黑、淡黄、黑、黄、黑一系列变化，最终得到晶种类型高度一致化的晶种溶液；步骤二：三维黑色纳米金属的合成过程取步骤一得到的晶种溶液，加入10‑1000倍的超纯水稀释，并依次向其中加入还原剂和表面活性剂b，在室温下搅拌1～3min，得到混合溶液b；向混合溶液b中加入硝酸银溶液，银离子在水溶液中的浓度为0.1‑100mol/L；在还原剂的作用下，由银离子被还原得到的银单质用于晶种的生长，从而得到银纳米片颗粒；银纳米片在强刻蚀剂中的H+作用下会产生大量缺陷，随着硝酸银不断的增加，过多的银离子会自成核生成微小的银颗粒，这些颗粒很容易被缺陷态的银纳米片吸附而逐渐变大，从而得到三维黑色纳米金属，其中银的水溶液浓度为0.01–500mol/L，H+的水溶液浓度为0.1–500mmol/L，混合溶液历经：黄、橙、梅红、紫、蓝、黑一系列颜色变化，得到银黑色纳米金属的尺寸分布在1‑20μm范围内；步骤三：三维黑色纳米金属薄膜的制备过程将步骤二合成的三维黑色纳米金属分散在有机溶剂a中配成电泳液，把预先设计好的导电基底放入电泳液，采用电压为1‑1000V的恒压式电源进行电沉积，电极之间的距离为1‑10mm，电泳液不与导电基底发生化学反应，电泳时间为1‑100min；电泳结束后，从电泳液中取出带有三维黑色纳米金属薄膜的阳极基底，将其放入有机溶剂b中浸泡1‑100min，然后让黑色纳米金属薄膜自然干燥，即得到了干净的银黑色纳米金属薄膜；随后在薄膜上进一步采用旋涂、刷涂、滴涂、喷涂、浸泡多种方法制备介质层，增加的介质层不仅能改变薄膜的折射率，而且还具有保护作用。