[发明专利]透明导电制品

说明书

技术领域

本申请涉及透明导电制品，其在电磁光谱的红外区和可见光区域透射，和抑制入射的无线电频率的辐射。更明确地，本申请涉及透明导电制品，其在电磁光谱的红外区和可见光区域透射，和抑制入射的无线电频率的辐射并且具有高的导电率。

背景技术

许多应用中，一种红外和可见光透明材料被设置在光电设备的光路上，用来在使用过程中保护设备。典型的该材料是一个窗口或者呈现保护罩的形状。红外窗口和保护罩材料例如硫化锌，硒化锌，尖晶石，氧氮化铝和蓝宝石在可见光和红外区域具有很好的透射性能并且被用于保护各种航空，陆地和水中的交通工具上的光电设备。可是，所述的光学材料也是电绝缘体，容易受到电磁干扰和通过反射在无线电频率2-18GHz波段的信号被探测。如果红外光学材料或者该窗口面对外界环境的表面呈现导电性，干扰和通过反射在无线电频率波段的信号被探测的问题就可以被克服。这就对光学材料提出了严格的设计标准，在红外和可见光光谱波段区域透射，但是不透射无线电频率例如微波的辐射。

在一种典型的用于提供低的无线电频率透射的方法中，一种金属网或者网格设置于所述材料如窗口或者保护罩的表面。可是，所述的金属网降低了材料的光学透射，产生了不透明区域；进一步的，所述的金属可能与该材料反应或者扩散进入所述的材料，进一步的降低光学性能并且可能影响其他性能。此外，如果所述的金属网格暴露在雨或者风沙环境中，其可能使水滴或者砂颗粒转向因而加速窗口的磨损。当正常地所述光路与该材料呈一定的角度时，所述的网格会产生进一步增加透射损失的阴影。

在某些应用中，例如光电传感器，细小的金属网格被接近地设置于硫化锌窗口表面以反射微波辐射。所述的硫化锌窗口主体通过化学气相沉积的方法制备，然后该导电网格通过物理气相沉积工艺制备，例如溅射和电子束蒸发。很难保证金属网格的均匀性，特别是，在大的或者弯曲的表面上。此外，对于屏蔽金属网格还有高的环境损害危险。通过硫化锌的超量生长密封所述的反射网格可能可以规避环境降解的问题，但是该途径需要额外的后续加工。

US2010/0079842公布的专利申请公开了由实质上对红外辐射和可见光辐射透明并且降低无线电频率的透射的材料制备的光电窗口。所述的材料选择性地透射辐射，因为该材料中包含碳纳米管。可是所述的碳纳米管通常不容易平行排列以形成平的层。而是它们倾向于形成一种无规律的排列，该排列方式中一个管的端部与另一个管的长度部分接触，或者倾向于形成无规律定向的纳米管的集合体。无规则定向的碳纳米管往往导致包含他们的材料的整体导电率的降低。因此，需要这样的材料，其实质上对红外辐射和可见光辐射透明并且抑制入射的无线电频率的辐射，并且具有改进的导电率。

发明内容

制品包含一层或者多层石墨烯，该制品在电磁光谱的红外区和可见光区域透射并且抑制入射的无线电频率的辐射。

方法包括提供光学材料基体；并且将光学材料基体上的一层或者多层石墨烯接触，以形成透射红外和可见光辐射并且抑制入射的无线电频率的辐射的制品。

除了提供在电磁光谱的红外区和可见光区域透射并且抑制入射的无线电频率的辐射的制品，该制品相对于很多具有类似选择透射性能的普通制品提升了导电率。当在寒冷的环境下操作时，该制品相对较高的导电率使冰去除。该制品在机身和其他周围结构之间提供好的电连接(continuity)。该制品也可以降低环境破坏的影响。石墨烯膜具有高的热导率。因此在靠近其表面或者分布整个制品制备石墨烯层的制品可以被用在高热冲击(shock)的环境中以散热至边缘。

具体实施方式

在说明书中，下列的缩写应该具有如下的意思，除非上下文指出了其他的意思：℃＝摄氏度；μm＝微米＝百万分之一米，m＝米；cm＝厘米，nm＝纳米；CVD＝化学气相沉积；PVD＝物理气相沉积；sccm＝标准立方厘米每分；slpm＝标准公升每分；L＝公升；Hz＝赫兹；GHz＝千兆赫；KHz＝千赫；W＝瓦特；V＝伏特；s＝秒；K＝绝对温度数；GPa＝吉帕斯卡；1大气压＝760托；1大气压＝1.01325×10⁶达因/平方厘米；psi＝磅/平方英尺；1大气压＝14.7psi；Ksi＝千磅/平方英寸；J＝焦耳；IR＝红外线；＝UV＝紫外线；rpm＝转每分；cp＝厘泊和ASTM＝美国标准测试方法。

所有的百分比是质量百分比，除非另有注解。所有的数值范围以任何次序包括和结合，除非逻辑上该数值范围被限定在最高100％。