[发明专利]一种红外反射复合涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及光学涂层技术领域，尤其涉及一种红外反射复合涂层及其制备方法和应用。本发明提供的种红外反射复合涂层，包括金属纳米晶颗粒核心和包覆于所述金属纳米晶颗粒核心表面的碳层；所述金属纳米晶颗粒包括金纳米晶颗粒、银纳米晶颗粒或铝纳米晶颗粒。本发明提供的红外反射复合涂层以金属纳米晶颗粒作为核心，由于金属纳米晶颗粒存在大量的自由电子保持了良好的红外反射率，同时金属纳米晶颗粒核心表面包覆碳层，碳层作为支撑骨架为金属纳米晶颗粒提供了一定的强度支撑，使红外反射复合涂层具有优秀的力学性能。

技术领域

本发明涉及光学涂层技术领域，尤其涉及一种红外反射复合涂层及其制备方法和应用。

背景技术

光学涂层是利用涂层材料的光学特性(如反射、吸收和透射)来引导和操纵光的一种涂层。近些年来，随着航空航天和追踪技术的发展，对应用大型红外望远镜，夜视系统，指向和跟踪系统和其他光学系统上的耐用红外反射涂层的需求日益增长。在实际的应用环境中，理想的耐用红外反射涂层不仅需要在特定的红外波段具有高反射率，而且还需要抵抗由于长期暴露于灰尘、风沙等自然环境中，砂石冲击产生的划痕和磨损而带来的耐用性损失。在红外反射涂层最常用的材料金、银或铝中，大量的自由电子提供了极好的红外反射率，但是电子和金属键导致了涂层的低硬度和低模量，从而导致较差的耐久性。

针对高红外反射金属膜(例如Al，Ag和Au)不能承受刮擦和其他环境破坏，现有技术在其表面沉积透明的硬金属氧化物层(例如SiO₂和Al₂O₃)，具有高硬度的氧化膜被沉积在软的金属膜上进行保护。但是，为了避免反射率损失和较差的附着力，硬质保护层通常仅为几十纳米，导致保护层无法有效抵抗苛刻的损伤。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种红外反射复合涂层及其制备方法和应用，本发明提供的红外反射复合涂层在红外波段具有优秀的反射率的基础上，同时还拥有超弹性以及较高的硬度以及韧性，以保证其在风沙等苛刻环境下的使用的耐久性。

本发明提供了一种红外反射复合涂层，包括金属纳米晶颗粒核心和包覆于所述金属纳米晶颗粒核心表面的碳层；

所述金属纳米晶颗粒包括金纳米晶颗粒、银纳米晶颗粒或铝纳米晶颗粒。

优选的，所述金属颗粒的粒径为2～5nm。

优选的，所述碳层的厚度为0.5～1nm。

优选的，所述红外反射复合涂层中金属颗粒和碳层的质量比为(9～14)：(75～80)。

本发明提供了上述技术方案所述的红外反射复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

以C靶和金属靶为溅射靶，进行磁控共溅射，在衬底表面沉积所述红外反射复合涂层；

所述金属靶包括金靶、银靶或铝靶。

优选的，所述磁控共溅射的压强为0.6～1.0Pa；时间为100～200min；

优选的，所述沉积的总沉积率为2～6nm/min。

优选的，所述金属靶的溅射功率为10～50W，所述C靶的溅射电流为0.1～0.5A。

优选的，所述衬底包括Si、Ti、不锈钢、蓝宝石或玻璃；

所述衬底的偏压为0～200V；

所述衬底的温度为500～700℃。

本发明提供了上述技术方案所述的红外反射复合涂层或上述技术方案所述制备方法制备得到的红外反射复合涂层在光学系统中的应用。