[发明专利]一种碳素超黑吸光涂层的制备方法

说明书

本发明涉及吸光材料技术领域，公开了一种碳素超黑吸光涂层的制备方法，以碳素材料、粘结材料、溶剂、助剂制备悬浮液，通过喷涂工艺喷涂所述悬浮液至基体表面，形成所述碳素超黑吸光涂层，所述悬浮液中包括1‑3wt％的碳素材料、1‑15wt％的粘结材料、0.2‑5wt％的助剂，剩余为溶剂。该方法操作简单、工艺流程少、成本低且适合工业化，制备的涂层具有为纳多孔结构，吸光性能优异，且力学性能优良。

技术领域

本发明涉及吸光材料技术领域，具体涉及一种碳素超黑吸光涂层的制备方法。

背景技术

超黑吸光涂层广泛应用于光学、航天等领域，人们常认为太空是黑暗的，但实际上它明亮得令人难以置信，太阳像一个巨大的弧光灯，地球和月亮产生反射光，相比之下其他星星就显得相当昏暗，当航天卫星上的星体跟踪定位器在观察超远星体时，非目标星体发出光线会照射到镜筒内部，由于表面具有一定的反射率，光线经多次反射后就可能会进入到探测器中，对目标星体的成像造成干扰。在这类高灵敏度光学设备中，一些杂散光经过多次反射，即使每次反射只有1％的反射率差异，杂散光到达光学探测器时也会产生极大的影响。因此，在高灵敏度光学镜筒等部位需要涂覆高吸收率、低反射率的超黑涂料，吸收杂散光，以提高光学装置的精度。

目前，国内主要的商用超黑涂料仍以有机涂料为主，且使用的超黑涂料成分相互类似，主要使用炭黑作为黑色颜料对光进行吸收，使用树脂作为基体或粘结剂，使用白炭黑、滑石粉等粉末材料作为消光剂减少漆膜的镜面反射，使用各种助剂增加黑漆的分散、施工性能。虽然各家生产的超黑涂料具体配方有一定的差别，但由于其原理类似，反射率也都相互将近，大概在3～5％，与国外先进的超黑涂料，如英国Vantablack产品(反射率1％)存在巨大的性能差异。除黑色涂料外，国内外各厂商还相继开发了其他超黑涂层技术或涂层，如阳极氧化技术、黑镍涂层及黑硅技术等。但这些涂层或技术往往对基底类型、尺寸有着严格的要求，施工步骤复杂，因此应用受到了较大的限制，在很多场合光学仪器仍需要使用黑色涂料作为高吸收涂层。

CN10326377A公开了一种具有纳米孔结构的超黑涂层制备方法，将金属基体材料清洗活化后放入化学镀液中施镀，使金属基体材料表面沉积镍磷碳合金镀层；化学镀液由硫酸镍、次亚磷酸钠、缓冲剂、络合剂和炭黑组成，炭黑的粒径为20-60nm；最后用刻蚀酸液对金属基体材料表面镍磷碳合金镀层进行化学刻蚀即可。其制备的超黑涂层表面均匀分布着大小不一的微米锥形孔，而在微米锥形孔的内表面和相邻锥形孔之间的平面区域又充满孔径更小的纳米孔，能在400-2000nm光线波长范围内，对光线的反射率小于0.12％，比常规化学刻蚀Ni-P合金所获得的吸光涂层具有更好的吸光性。

CN 109880502A公开了一种宽波段超漆黑的制备方法，先用树脂包覆的二氧化硅微球制备炭包覆的二氧化硅微球，再浸渍在强碱溶液中制备空心碳球；与粘接剂、稀释剂混合得到宽波段超黑漆，具有反射率较小，可宽波段广泛吸收的优点。

但这些方案中的制备方法都较为繁琐，需要活化、煅烧、酸液刻蚀等过程，操作不易，且不利于环境保护，对工艺的要求也相对较高。因此，如何获得具有吸光性更好，反射率更低，制备工艺更简单的超黑涂料仍然是值得研究者继续探索的。

发明内容

本发明旨在提供一种操作简单、工艺流程少、成本低且适合工业化的碳素超黑吸光涂层的制备方法，以悬浮液为原料进行喷涂，制备的涂层具有为纳多孔结构，吸光性能优异，且力学性能优良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种碳素超黑吸光涂层的制备方法，包括如下步骤：

以碳素材料、粘结材料、溶剂、助剂制备悬浮液，通过喷涂工艺喷涂所述悬浮液至基体表面，形成所述碳素超黑吸光涂层。

本发明将碳素材料、粘结材料、溶剂、助剂先制备成悬浮液，再以悬浮液为原料，采用喷涂工艺进行喷涂，避免了纳米粉末流动性差、易团聚、难喷涂的问题，良好的实现悬浮液中粘结材料的粘结作用，使涂层具备微纳多孔结构的同时，兼具良好的力学性能。