基于空心碳球的超黑涂层的制备与性能研究

发布时间：2024-05-24 23:56

　　针对空间光学系统中的杂散光抑制难题,设计并制备了基于空心碳球(HCS)的超黑涂层。对涂层的颜基比进行优化,发现在最佳颜基比1∶2的条件下,可获得高达0.983的太阳吸收比,结合力等级为2级,符合应用要求。研究表明:在涂层成膜过程中,黏合剂并未进入HCS中空部分,保留的亚波长小孔可有效降低涂层表观折射率,从而降低涂层在太阳波段上的反射率;HSC团聚形成的颗粒有助于涂层形成微米级陷光结构,进一步提高涂层的太阳吸收比。

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【部分图文】：

图1超黑涂层原理

超黑涂层原理如图1所示。由于涂层粗糙的表面结构，到达涂层表面的入射光大部分将会被反射进入涂层的“凹坑”结构，并在其中经过多次反射和吸收，同时，HCS引入的亚波长微孔可降低涂层的表观折射率，从而进一步降低涂层整体的反射率。1实验部分

图2HCS合成阶段示意图

向反应器中加入500mL超纯水、2gSiO2微球、20mLCTAB溶液（0.01mol/L）和3mL氨水溶液（14mol/L），搅拌5min，同时将溶解有2g间苯二酚的20mL水和25mL甲醛溶液（质量分数40%）缓慢加入反应器中，在室温下搅拌15h。间苯....

图3HCS合成各阶段制得微球的微观形貌

对HCS合成各阶段得到的微球表面形貌进行表征。图3(a）为SiO2微球的SEM照片，SiO2微球单分散性较好，直径约173nm；图3(b）为SiO2@RF微球的SEM照片，得到的SiO2@RF微球球形度高，粒径均一，说明反应过程是均匀包覆的；图3(c）为SiO2@C微球的SEM....

图4实心碳球涂层与不同颜基比HCS涂层的反射光谱图

将制得的HCS与氟树脂溶液按不同比例混合均匀，喷涂在基底铝片上，室温下固化得到不同颜基比的HCS涂层。如图4所示，当P/B为1∶10时，太阳反射比为3.68%，太阳吸收比为96.32%。随着P/B的增大，涂层太阳吸收比不断增加。当P/B增大到1∶2时，太阳反射比为1.63%，太阳....

本文编号：3981403