可喷涂超黑涂层及其成型方法与流程

本发明属于涂层制备领域，涉及一种可喷涂超黑涂层及其成型方法。

背景技术：

1、高发射率光学涂层在导引头等红外载荷定标、光学测试仪器研制、红外隐身测量等领域有着非常重要的应用。涂层发射率越高，其辐射特性越接近理想黑体，外场环境使用时更不容易受到环境因素的影响，红外定标过程精度越高；高发射率涂层还可有效避免杂散光对红外目标模拟器等光学仪器的干扰。

2、超黑材料是指由于其特殊微观纳米结构而具有高吸收率和高发射率的涂层材料(光吸收率大于99％)，也是目前最接近理想黑体的材料。按照材料种类，超黑材料可大致分为金属基、半导体基和碳基三种。由于碳材料特殊的电子能带结构，碳基超黑材料相比于比金属基和半导体基有着更高的吸光性能和更宽的吸收光谱范围，包括垂直阵列碳纳米管、多孔碳微球、碳囊泡、碳纳米壁和碳气凝胶等。

3、根据前期研究成果，超黑材料的吸光效果由其微观结构决定。一般而言，在微观结构层面，超黑材料的散射单元尺寸越小、散射单元填充度越低，材料吸收性能越好。因此，通过调控碳材料的纳米结构，进一步提高超黑材料吸收性能，获得具有更强的吸光性能的材料，是高性能超黑材料研发的关键点，也是当前的主要发展方向。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的第一个目的，是提供一种超黑材料的制备方法。

2、一种超黑材料的制备方法，该制备方法包括：

3、选用微纳结构碳材料作为原料，通过原位碳纳米管表面改性，以形成超黑材料。

4、进一步地，所述微纳结构碳材料包括各类炭黑、多孔碳、多孔碳球、中空碳壳。

5、进一步地，所述通过原位碳纳米管表面改性，以形成超黑材料，包括：

6、在微纳结构碳材料表面进行催化剂沉积；

7、催化剂沉积完成后，在高温催化条件下进行碳纳米管生长。

8、进一步地，所述在微纳结构碳材料表面进行催化剂沉积，包括：

9、利用微纳结构碳材料中的缺陷位点，通过物理吸附或化学吸附包括fe2+、co2+、ni2+过渡金属离子。

10、进一步地，所述在微纳结构碳材料表面进行催化剂沉积，包括：

11、在所述微纳结构碳材料表面沉积聚合物层，利用所述聚合物的络合作用吸附包括fe2+、co2+、ni2+过渡金属离子。

12、进一步地，所述聚合物包括聚多巴胺、聚单宁酸、聚苯胺。

13、进一步地，所述在微纳结构碳材料表面进行催化剂沉积，包括：

14、采用溶液沉积方法，将微纳结构碳材料置于包括fe、co、ni过渡金属氧化物前驱体溶液中，以在微纳结构碳材料表面沉积过渡金属氧化物。

15、本发明的第二个目的，是提供一种可喷涂超黑涂层及其成型方法。

16、一种可喷涂高发射率高吸收超黑涂层，其组成包括填料、聚合物基体、添加剂和溶剂，其中，所述填料为上述制备方法得到的超黑材料，并通过溶剂分散的方式形成悬浮分散液。

17、进一步地，所述聚合物基体包括硅橡胶、硅树脂、聚氨酯等聚合物；和/或，所述添加剂包括交联剂、偶联剂、催化剂等。

18、上述一种可喷涂高发射率高吸收超黑涂层的成型方法，包括：

19、涂料调配：

20、将超黑材料、聚合物基体、添加剂和溶剂按照一定比例混合，形成均匀稳定分散液，其中，所述超黑材料与聚合物基体的质量比范围为1:10～1:500；

21、喷涂固化成型：

22、将上述涂料通过喷涂方法成型于样件表面，并于70℃～200℃的温度下进行固化。

23、本发明的有益效果是：

24、(1)本发明通过对微纳结构碳材料进行碳纳米管表面改性，改善了微纳结构碳材料(如多孔碳微球)界面处的折射突变，降低由于折射率不匹配导致的表面反射，使其与空气之间的“硬”界面变为连续渐变的“软”界面，极大提高了超黑涂层吸收能力；

25、(2)本发明碳纳米管复合结构的表面更为曲折粗糙，增加光在表面的折射，有利于减少光的反射和增强光的吸收。根据吸光性能的要求，可以精确控制碳纳米管的直径(如5nm以下)，保证吸收光可以有效透过碳纳米管结构的碳纳米管层，从而使碳纳米管结构具有多层级多结构的光吸收功能单元，为碳复合结构材料性能调控和超黑涂料应用提供了充分的条件。

技术特征：

1.一种超黑材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种超黑材料的制备方法，其特征在于，所述微纳结构碳材料包括各类炭黑、多孔碳、多孔碳球、中空碳壳。

3.根据权利要求2所述的一种超黑材料的制备方法，其特征在于，所述通过原位碳纳米管表面改性，以形成超黑材料，包括：

4.根据权利要求3所述的一种超黑材料的制备方法，其特征在于，所述在微纳结构碳材料表面进行催化剂沉积，包括：

5.根据权利要求3所述的一种超黑材料的制备方法，其特征在于，所述在微纳结构碳材料表面进行催化剂沉积，包括：

6.根据权利要求5所述的一种超黑材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物包括聚多巴胺、聚单宁酸、聚苯胺。

7.根据权利要求3所述的一种超黑材料的制备方法，其特征在于，所述在微纳结构碳材料表面进行催化剂沉积，包括：

8.一种可喷涂高发射率高吸收超黑涂层，其特征在于，其组成包括填料、聚合物基体、添加剂和溶剂，其中，所述填料为采用权利要求1-7任一项所述的制备方法得到的超黑材料，并通过溶剂分散的方式形成悬浮分散液。

9.根据权利要求8所述的一种可喷涂高发射率高吸收超黑涂层，其特征在于，所述聚合物基体包括硅橡胶、硅树脂、聚氨酯等聚合物；和/或，所述添加剂包括交联剂、偶联剂、催化剂等。

10.权利要求8或9所述的一种可喷涂高发射率高吸收超黑涂层的成型方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种可喷涂超黑涂层及其成型方法，其组成包括填料、聚合物基体、添加剂和溶剂，其中，所述填料为选用微纳结构碳材料作为原料，通过原位碳纳米管表面改性所形成的超黑材料，并通过溶剂分散的方式形成悬浮分散液。本发明极大提高了超黑涂层吸收能力，为碳复合结构材料性能调控和超黑涂料应用提供了充分的条件。技术研发人员：郭靖,刘岩,孙红胜,王加朋,杨旺林,杜继东,赵宁,徐坚,朱才镇,翟思婷,张鑫,平托,崔庆新受保护的技术使用者：北京振兴计量测试研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5