[发明专利]一种金属基宽带减反射自清洁仿生复合膜及其制备与应用

说明书

本发明公开一种金属基宽带减反射自清洁仿生复合膜及其制备与应用，制备包括步骤：A、将第一胶黏剂、第一固化剂溶于第一溶剂中配置底层膜溶液；将疏水二氧化硅纳米粒子、低表面能材料、多壁碳纳米管、第二胶黏剂、第二固化剂溶于第二溶剂中配置表层膜溶液；B、在金属基底上涂覆m次底层膜溶液，干燥，形成底层膜；在底层膜表面涂覆n次表层膜溶液，干燥，形成表层膜；m、n独立地选自大于0且小于10的自然数。本发明的制备方法易操作，成本低廉，可以实现大面积制备；制得的复合膜在协同实现宽带减反射和自清洁特性的同时，又表现出极高的机械强度，增加了金属基表面的耐磨性，也提高了金属表面的粗糙度。

技术领域

本发明涉及复合膜的制备技术领域，尤其涉及一种金属基宽带减反射自清洁仿生复合膜及其制备与应用。

背景技术

在实际的生产活动及工程应用中，固体表面由于长时间暴露于外界环境中，如潮湿、酸碱、高低温环境等。一方面，其表面不仅会遭受大量水汽、细菌、微生物的侵袭及灰尘的沉积，甚至还会使其表面遭受严重的破损，这不仅带来了环境的污染，更造成了材料的严重浪费和巨大的经济损失；特别是对于金属基底材料而言，这种表面破损现象将带来严重的后果，如航空飞机、军用舰船等表面。因此，解决金属基底材料表面自清洁的问题意义重大。自清洁材料是解决上述问题行之有效的方法，随着新材料的不断涌现与发展，新型自清洁材料层出不穷，其中，碳纳米管材料因其优异的物理化学性能和良好的生物相容性，已成为研究人员重点研究的纳米材料之一。

另一方面，对于金属基底材料而言，减少或消除金属表面宽带光谱的菲涅尔反射，对于金属材料在某些领域的应用起着至关重要的作用，如杂散光屏蔽、军事隐身、光电探测等。当前减小或抑制金属材料表面菲涅尔反射的策略有如下几种：1）采用单层薄膜或多层薄膜的堆栈来形成破坏性干涉薄膜；2）采用仿生“蛾眼”结构或纳米线/纳米孔结构来形成梯度渐变折射率；3）采用仿生层级微-纳结构来构建陷光结构；4）采用不同微尺度图案结构来降低金属基材料表面的反射。然而，上述策略由于设备的限制及价格的昂贵、加工材料的限制及材料表面的变形破坏、制备时间过长等存在大面积制备的问题。碳纳米管纳米材料由于其具有优异的宽波段高吸收性能，在光电、能源等领域中受到了广泛的研究。

尽管碳纳米管材料可实现超润湿性及高吸光特性，但采用一种简单、易操作的方法在金属基底材料表面制备出兼具自清洁和宽波段减反射特性的组合功能材料涂层的研究报道却很少；与此同时，在所报道的文献及专利中，大多数采用碳纳米管材料为原料所制备的单一的自清洁涂层仍面临着强度低、机械强度差、耐磨性不强、容易被外力破坏、实用性差的问题，限制了其应用的广泛程度。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属基宽带减反射自清洁仿生复合膜及其制备与应用，旨在解决现有金属基底表面涂层不能实现大面积制备及强度低、机械强度差、耐磨性不强、容易被外力破坏、实用性差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种金属基宽带减反射自清洁仿生复合膜的制备方法，其中，包括步骤：

A、将第一胶黏剂、第一固化剂溶于第一溶剂中配置底层膜溶液；将疏水二氧化硅纳米粒子、低表面能材料、多壁碳纳米管、第二胶黏剂、第二固化剂溶于第二溶剂中配置表层膜溶液；

B、在金属基底上涂覆m次底层膜溶液，干燥，形成底层膜；在底层膜表面涂覆n次表层膜溶液，干燥，形成表层膜；m、n独立地选自大于0且小于10的自然数。

所述的金属基宽带减反射自清洁仿生复合膜的制备方法，其中，步骤A中，所述第一胶黏剂、第二胶黏剂独立地选自环氧树脂、聚氨基甲酸酯、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种；所述第一固化剂、第二固化剂独立地选自聚酰胺、氨基树脂、道康宁184固化剂中的一种或多种；所述第一溶剂、第二溶剂独立地选自无水乙醇、丙酮中的一种。