一種多孔吸收涂層及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及太陽(yáng)能吸收涂層，特指一種多孔吸收涂層及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)將不同形狀的無(wú)機(jī)填料與樹(shù)脂溶劑混合均勻得到混合溶液，采用高壓靜電噴涂技術(shù)將制備的混合溶液制備為多孔吸收涂層。在噴涂過(guò)程中，無(wú)機(jī)填料帶相同電荷，產(chǎn)生相互排斥的作用，形成均勻多孔的涂層，多孔的結(jié)構(gòu)可對(duì)光起到多次內(nèi)反射作用，而納米顆粒以及管會(huì)引起光散射效應(yīng)，增大了光在涂層內(nèi)的傳播路徑，由此提高涂層的吸收性能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種多孔吸收涂層及其制備方法
本專利技術(shù)涉及太陽(yáng)能吸收涂層，特指一種多孔吸收涂層及其制備方法。
技術(shù)介紹
眾所周知，石油、天然氣和煤等化石燃料是不可再生能源，并且這些化石燃料的燃燒會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此利用新能源替代這些化石燃料是非常必要的，而太陽(yáng)能是一種取之不盡，用之不竭的綠色環(huán)保能源，因此將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能的研究有重要的意義。在太陽(yáng)能熱技術(shù)中，聚光太陽(yáng)能技術(shù)是最成熟的技術(shù)之一，而太陽(yáng)能吸收涂層在聚光太陽(yáng)能技術(shù)中起到不可替代的作用。太陽(yáng)能吸收涂層對(duì)太陽(yáng)光的吸收效果直接影響太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能的效率，因此獲得一種在較寬波段范圍內(nèi)對(duì)太陽(yáng)光有較高的吸收率的涂層至關(guān)重要。在此之前，關(guān)于太陽(yáng)能吸收涂層已經(jīng)有許多研究成果，但大都在窄帶范圍內(nèi)(1000nm波段內(nèi))且只能達(dá)到90％左右的吸收率。目前，太陽(yáng)能吸收涂層的制備方法主要包括：磁控濺射法、電化學(xué)沉積法、溶膠凝膠法、涂料涂覆法、高壓靜電噴涂法等。其中高壓靜電噴涂法具有成本較低、操作簡(jiǎn)單、條件容易控制、可以獲得較均勻的涂層、可大規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)且生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)。其原理是根據(jù)電泳的物理現(xiàn)象，以被涂物作為陽(yáng)極，一般情況下接地，涂料霧化機(jī)構(gòu)作為陰極，接上電源負(fù)高壓，這樣在兩極就形成了高壓靜電場(chǎng)。由于在陰極產(chǎn)生電暈放電，可使噴出涂料介質(zhì)帶電，并進(jìn)一步霧化。按照“同性相斥，異性相吸”的原理，已帶電的涂料介質(zhì)受電場(chǎng)力的作用，在電場(chǎng)力作用下沿著電場(chǎng)方向定向地流向帶正電的被涂物表面。因此，利用一種簡(jiǎn)單的方法制備一種在較寬波段內(nèi)擁有高吸收率的吸收涂層具有重大意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)在于提供一種多孔吸收涂層及其制備方法，目的在于提供一種簡(jiǎn)單的制備方法，獲得一種在200-1400nm波段范圍內(nèi)擁有高吸收率的多孔吸收涂層。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)公開(kāi)的一種多孔吸收涂層及其制備方法，將不同形狀的無(wú)機(jī)填料與樹(shù)脂溶劑混合均勻得到混合溶液，采用高壓靜電噴涂技術(shù)將制備的混合溶液制備為多孔吸收涂層。其中，無(wú)機(jī)填料中，石墨烯(RG)和碳微米顆粒(CMP)的尺寸均為500nm，碳納米顆粒(CNP)、TiN納米顆粒的粒徑均為20nm，碳納米管(CNT)的直徑約10nm，樹(shù)脂溶劑為溶劑型丙烯酸樹(shù)脂。噴涂槍容積5μl，噴涂電壓10kv，噴涂高度2cm，噴射速率1μl/min，噴涂時(shí)間為5min。本專利技術(shù)所述的多孔吸收涂層的制備方法，其特征在于，具體制備步驟如下：步驟1：按比例稱取三種或三種以上無(wú)機(jī)填料。步驟2：將稱取的其中兩種或三種無(wú)機(jī)填料逐一加入到分散劑中，并采用機(jī)械攪拌與超聲分散，形成粉體溶液。步驟3：將其余的無(wú)機(jī)填料以溶液形式加入到分散的粉體溶液中，再次采用機(jī)械攪拌與超聲分散，形成分散的漿料。步驟4：將樹(shù)脂分散在有機(jī)溶劑中，采用機(jī)械攪拌至完全溶解，靜置一段時(shí)間后形成分散均勻的樹(shù)脂溶液。步驟5：將漿料與樹(shù)脂溶液按一定比例混合，并采用機(jī)械攪拌均勻得到混合溶液。步驟6：吸取混合溶液至噴涂槍，調(diào)節(jié)噴涂高度、噴涂電壓與噴涂速率，在預(yù)先清洗干凈的工件上進(jìn)行噴涂。步驟7：將噴涂后的工件放入烘箱，在一定溫度下烘烤一定的時(shí)間，取出并冷卻。步驟1中，不同種類的無(wú)機(jī)填料的加入質(zhì)量相同；所述無(wú)機(jī)填料為RG、CMP、CNP、CNT或TiN。無(wú)機(jī)填料與分散劑的質(zhì)量比為1:7-1：13，所述分散劑為天那水。步驟4中，樹(shù)脂溶劑與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1:1，有機(jī)溶劑為天那水。步驟5中，漿料與樹(shù)脂溶液的質(zhì)量比為6.75:1。步驟6中，預(yù)制涂層的厚度控制在6～10μm。步驟7中，烘烤溫度為110℃，烘烤時(shí)間為30min。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)加入了不同粒徑、尺寸以及材質(zhì)的無(wú)機(jī)填料，能獲得在較寬波段范圍具有高吸收的多孔涂層；(2)選擇了高強(qiáng)度、高模量、低收縮率、高粘結(jié)性且具有優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕性能的環(huán)氧樹(shù)脂作為涂層的粘結(jié)劑，從而制備的吸收涂層具有良好的熱穩(wěn)定性以及耐候性；(3)采用高壓靜電噴涂技術(shù)，其工藝簡(jiǎn)單，工藝條件易于控制，能夠顯著降低生產(chǎn)成本。附圖說(shuō)明圖1為多孔吸收涂層在200-1400nm內(nèi)的吸收光譜圖及其平均吸收率；(a)從下至上依次為為RG/CNT-CNP-TiN多孔吸收涂層、CNT/CNP-TiN多孔吸收涂層、CMP/CNT-CNP-TiN多孔吸收涂層；(b)為實(shí)施例1-3在200-1400nm處的吸收率。圖2為多孔吸收涂層的微觀結(jié)構(gòu)圖。其中(a)和(a’)為RG/CNT-CNP-TiN多孔吸收涂層。(b)和(b’)為CMP/CNT-CNP-TiN多孔吸收涂層。(c)和(c’)為CNT/CNP-TiN多孔吸收涂層。具體實(shí)施方式以下對(duì)本專利技術(shù)的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本專利技術(shù)，并非用于限定本專利技術(shù)的范圍。制備例1本專利技術(shù)中圖1的涂層結(jié)構(gòu)的通用制備流程為：步驟1：稱取0.25gTiN顆粒，粒徑為20nm；稱取0.25gCNP顆粒，粒徑為20nm；步驟2：將稱取的粉體倒入裝有13g分散劑的燒杯中，分散劑為天那水，磁力攪拌30min，再用超聲分散30min至粉體分散均勻，形成粉體溶液。步驟3：稱取6.25g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的石墨烯溶液(RG)于燒杯中，石墨烯尺寸為500nm；再稱取6.25g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的碳納米管溶液(CNT)于燒杯中，碳納米管直徑為10nm；磁力攪拌30min，再用超聲分散30min得到分散均勻的漿料。步驟4：將1g的溶劑型丙烯酸樹(shù)脂分散在1g有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑為天那水，磁力攪拌30min至完全溶解，靜置30min，形成分散均勻的樹(shù)脂溶液。步驟5：將步驟3中的分散好的漿料與分散均勻的樹(shù)脂溶液按質(zhì)量比6.75:1混合，繼續(xù)攪拌30min至完全混合得到混合溶液；步驟6：將鋁板在乙醇溶液中超聲清洗15min后取出干燥處理，待用；步驟7：吸取5μl混合溶液至噴涂槍，調(diào)節(jié)噴涂高度至2cm，噴涂電壓至10kv，控制噴涂速率為1μl/min，噴涂時(shí)間為5min。步驟8：將噴涂后的襯底，放入烘箱，在110℃下烘烤30min。制備例2本專利技術(shù)中圖1的涂層結(jié)構(gòu)的通用制備流程為：步驟1：稱取0.25gTiN顆粒，粒徑為20nm；稱取0.25gCNP顆粒，粒徑為20nm；再稱取0.25gCMP顆粒，粒徑為500nm；步驟2：將稱取的粉體倒入裝有7g分散劑的燒杯中，分散劑為天那水，磁力攪拌30min，再用超聲分散30min至粉體分散均勻，形成粉體溶液。步驟3：再稱取6.25g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的碳納米管溶液(CNT)于燒杯中，碳納米管直徑為10nm；磁力攪拌30min，再用超聲分散30min得到分散均勻的漿料。步驟4：將1g的溶劑型丙烯酸樹(shù)脂分散在1g有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑為天那水，磁力攪拌30min至完全溶解，靜置30min，形成分散均勻的樹(shù)脂溶液；步驟5：將步驟3中的分散好的漿料與分散均勻的樹(shù)脂溶液本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種多孔吸收涂層的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：/n步驟1：按比例稱取三種或三種以上無(wú)機(jī)填料；/n步驟2：將稱取的其中兩種或三種無(wú)機(jī)填料逐一加入到分散劑中，并采用機(jī)械攪拌與超聲分散，形成粉體溶液；/n步驟3：將其余的無(wú)機(jī)填料以溶液形式加入到分散的粉體溶液中，再次采用機(jī)械攪拌與超聲分散，形成分散的漿料；/n步驟4：將樹(shù)脂溶劑分散在有機(jī)溶劑中，采用機(jī)械攪拌至完全溶解，靜置一段時(shí)間后形成分散均勻的樹(shù)脂溶液；/n步驟5：將漿料與樹(shù)脂溶液按一定比例混合，并采用機(jī)械攪拌均勻得到混合溶液；/n步驟6：吸取混合溶液至噴涂槍，調(diào)節(jié)噴涂高度、噴涂電壓與噴涂速率，在預(yù)先清洗干凈的工件上進(jìn)行噴涂；/n步驟7：將噴涂后的工件放入烘箱，在一定溫度下烘烤一定的時(shí)間，取出并冷卻。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多孔吸收涂層的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
步驟1：按比例稱取三種或三種以上無(wú)機(jī)填料；
步驟2：將稱取的其中兩種或三種無(wú)機(jī)填料逐一加入到分散劑中，并采用機(jī)械攪拌與超聲分散，形成粉體溶液；
步驟3：將其余的無(wú)機(jī)填料以溶液形式加入到分散的粉體溶液中，再次采用機(jī)械攪拌與超聲分散，形成分散的漿料；
步驟4：將樹(shù)脂溶劑分散在有機(jī)溶劑中，采用機(jī)械攪拌至完全溶解，靜置一段時(shí)間后形成分散均勻的樹(shù)脂溶液；
步驟5：將漿料與樹(shù)脂溶液按一定比例混合，并采用機(jī)械攪拌均勻得到混合溶液；
步驟6：吸取混合溶液至噴涂槍，調(diào)節(jié)噴涂高度、噴涂電壓與噴涂速率，在預(yù)先清洗干凈的工件上進(jìn)行噴涂；
步驟7：將噴涂后的工件放入烘箱，在一定溫度下烘烤一定的時(shí)間，取出并冷卻。


2.如權(quán)利要求1所述的一種多孔吸收涂層的制備方法，其特征在于，步驟1中，不同種類的無(wú)機(jī)填料的加入質(zhì)量相同；所述無(wú)機(jī)填料為RG、CMP、CNP、CNT或TiN；石墨烯...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱麗慧，何志聰，黃穎璞，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海格斐特傳感技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31