[发明专利]一种热辐射自控温复合材料薄膜及其制备方法及光探测器

权利要求书

1.一种热辐射自控温复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选取一生物模板材料，进行前处理及活化处理，构建仿生模板，所述生物模板材料为具有低角度依赖、热辐射自控温仿生功能结构的自然生物材料，所述自然生物材料为黑灰色宽带凤蝶蝶翅；

S2：于所述仿生模板上依次化学沉积金属纳米颗粒及半导体纳米颗粒，得到半导体/金属等离子体复合材料薄膜；

S3：将所述半导体/金属等离子体复合材料薄膜置于二维材料生长系统，于所述半导体/金属等离子体复合材料薄膜上进行二维材料的生长，制得二维材料/半导体/金属等离子体复合材料薄膜；

所述步骤S3进一步包括：

S31：将所述半导体/金属等离子体复合材料薄膜置于放有二维材料源的化学气相沉积系统中，并对所述化学气相沉积系统进行抽真空处理；

S32：于所述化学气相沉积系统内通入保护气体，所述保护气体的气流量为10～300sccm，所述保护气体为氩气、氩氢混合气体或其他惰性气体；

S33：加热升温所述化学气相沉积系统，于所述半导体/金属等离子体复合材料薄膜上进行二维材料的生长，制备得到所述二维材料/半导体/金属等离子体复合材料薄膜，所述化学气相沉积系统的加热温度为400～900℃，所述化学气相沉积系统的升温速率为1～46℃/min，所述化学气相沉积系统的保温时间为1～3h。

2.根据权利要求1所述的热辐射自控温复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：选取一生物模板材料，进行前处理及活化处理，通过阳极氧化或纳米颗粒自组装或刻蚀或3D打印或微纳压印技术构建所述仿生模板。

3.根据权利要求1所述的热辐射自控温复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：

S21：吸附金属离子，将所述仿生模板浸渍于金属离子溶液中，制备得到吸附有金属离子的仿生模板，吸附时间为0.1～36h，吸附温度为25～90℃；

S22：还原金属离子，将所述吸附有金属离子的仿生模板浸渍于金属还原溶液中，制备得到吸附有金属纳米颗粒的仿生模板，还原时间为0.1～36h，还原温度为3～80℃；

S23：沉积半导体纳米颗粒，将所述吸附有金属纳米颗粒的仿生模板浸渍于装有半导体反应溶液的高压釜腔体内，制备得到所述半导体/金属等离子体复合材料薄膜，半导体纳米颗粒沉积时间为0.5～36h，所述高压釜腔体的温度为50～200℃。

4.根据权利要求3所述的热辐射自控温复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属离子溶液为含有金离子、银离子、铜离子中的任意一种或几种的溶液。

5.根据权利要求3所述的热辐射自控温复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属还原溶液为柠檬酸钠溶液、乳酸溶液、二甲胺硼烷溶液、丁二酸钠溶液、硼氢化钠溶液、硼氢化钾溶液中的任意一种或几种的组合。

6.根据权利要求3所述的热辐射自控温复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述半导体纳米颗粒选自化合物半导体纳米颗粒，所述半导体反应溶液为包括第Ⅲ族和第Ⅴ族化合物固溶液、第Ⅱ族和第Ⅵ族化合物固溶液中的任意一种或两种的组合。

7.根据权利要求1或6所述的热辐射自控温复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述二维材料为硫化钼、石墨烯、氧化石墨烯、黑鳞、硫化铼中的任意一种或几种的组合。

8.一种热辐射自控温复合材料薄膜，其特征在于，采用权利要求1至7任意一项所述的热辐射自控温复合材料薄膜的制备方法制备而来，包括仿生模板，所述仿生模板上依次沉积有金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒及二维材料；

所述仿生模板为选取自具有低角度依赖、热辐射自控温仿生功能结构的黑灰色宽带凤蝶蝶翅构建而成；

所述金属纳米颗粒的粒径为5～300nm，所述二维材料的厚度为1～30层。

9.一种热辅助自控温光探测器，其特征在于，包括光探测薄膜，所述光探测薄膜为权利要求8所述的热辐射自控温复合材料薄膜。