基于空心碳球的高吸光涂层的制备与性能研究

发布时间：2021-05-20 04:19

　　高吸光涂层一般是指通过构建纳米级或微米级的结构,使涂层对指定波段入射光实现高吸收的一类材料。随着我国航空航天事业的发展,对于太空光学系统的精度提出了更高的要求。但由于杂散光的干扰,对光学系统成像精度造成了不利影响。所以本论文针对应用于航天光学系统消除杂散光的高吸光涂层进行了一系列的仿真模拟与实验研究。传统高吸光涂层往往存在着太阳吸收比较低、与基底之间结合力较差、真空气体释放较高等问题。因此本文以材料实现高吸收的解决方案作为切入点,以空心碳球作为填料构建一种同时具有微米级陷光结构和亚波长空心结构的分级结构,从而实现对光的高吸收。通过时域有限差分法（FDTD）仿真模拟研究空心碳球的粒径、碳壳厚度以及涂层厚度对吸光性能的影响。模拟结果表明粒径小于200 nm、碳壳厚度约为20 nm,且厚度大于15μm的空心碳球涂层具有最佳的吸光性能,太阳吸收比高于99%。并通过与不同碳结构仿真模型吸光性能进行对比,证实了空心碳球结构对0.25-2.5μm范围内的入射光具有更加优异的吸收能力。为制备出能够应用于航天光学系统太阳吸收比高于98%的高吸光涂层,对酚醛包覆聚苯乙烯（PS@RF）微球,空心碳球的煅烧及... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 高吸光涂层简介
    1.3 高吸光材料的吸光机理
        1.3.1 微米级陷光结构
        1.3.2 亚波长结构
        1.3.3 薄膜干涉结构
    1.4 高吸光涂层研究现状
    1.5 本文的研究内容
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验仪器与实验药品
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验药品
    2.2 实验材料的制备方法
        2.2.1 单分散聚苯乙烯微球的制备方法
        2.2.2 单分散酚醛树脂包覆聚苯乙烯微球的制备
        2.2.3 单分散空心碳球的制备
        2.2.4 高吸光涂层的制备
    2.3 性能表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜分析
        2.3.2 氮气吸脱附分析
        2.3.3 热重分析
        2.3.4 太阳吸收比测试
        2.3.5 结合力性能测试
        2.3.6 接触角测试分析
        2.3.7 热循环性能测试
        2.3.8 真空紫外辐照实验
    2.4 理论计算
第3章 空心碳球高吸光涂层理论计算
    3.1 引言
    3.2 不同碳壳厚度空心碳球的仿真模拟
        3.2.1 碳壳厚度仿真模型
        3.2.2 碳壳厚度仿真结果与讨论
    3.3 不同粒径空心碳球的仿真模拟
        3.3.1 粒径仿真模型
        3.3.2 粒径仿真结果与讨论
    3.4 涂层厚度对吸光性能的影响
        3.4.1 涂层厚度仿真模型
        3.4.2 涂层厚度仿真结果与讨论
    3.5 不同碳结构仿真模拟
        3.5.1 碳结构仿真模型
        3.5.2 碳结构仿真结果与讨论
    3.6 本章小结
第4章 空心碳球高吸光涂层的制备与性能测试
    4.1 引言
    4.2 单分散空心碳球的制备及其优化
        4.2.1 酚醛树脂包覆过程优化
        4.2.2 空心碳球煅烧过程优化
        4.2.3 空心碳球研磨过程优化
    4.3 空心碳球高吸光涂层的制备
        4.3.1 硅树脂高吸光涂层
        4.3.2 氟树脂高吸光涂层
        4.3.3 醇醛树脂与氯醋树脂高吸光涂层
        4.3.4 实心碳球氟树脂涂层的制备
    4.4 高吸光涂层的性能测试
        4.4.1 涂层热循环性能测试
        4.4.2 涂层真空气体释放性能测试
        4.4.3 真空紫外辐照试验
        4.4.4 高吸光涂层空心结构验证
        4.4.5 疏水性测试
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3197074