本发明属于太阳能集热器,具体涉及一种导热色彩可调光热转换薄膜及其制备方法。
背景技术:
1、二氧化碳引发的全球变暖已经成为社会面临的严峻问题,有效利用可再生清洁能源,特别是太阳能,被认为是解决全球变暖的一种有前途的解决办法。目前太阳能光热转换普遍应用于人们的日常生活,如太阳能集热器,集热器主要利用涂在表面的吸收薄膜来实现光热转换。光热转换薄膜在太阳辐射光谱中的可见-近红外波长范围内具有强的导热性,高的吸收能力。
2、太阳能光谱选择性吸收薄膜分为(a)本征吸收型(半导体和过渡金属)、(b)半导体金属串联型、(c)多层干涉型(tioxny)、(d)金属陶瓷复合型(m-aln)、(e)表面纹理型(光学陷阱)薄膜类型虽然很多,最被广泛使用的是多层干涉型和金属陶瓷复合型光热转换薄膜。常见制备方法:涂料法、电镀法、阳极氧化、真空镀膜法、化学气相沉积(cvd)和磁控溅射法(pvd)等。目前光热转换薄膜技术制备主要有以下缺点:1)制备流程复杂:传统光热转换薄膜的制备通常涉及多个步骤和精细操作,这不仅增加了生产成本,还可能导致生产过程中的误差累积,影响最终产品的性能;2)设备依赖性强:高性能的光热转换薄膜制备需要特定的设备和设施,这些设备往往价格昂贵,且需要定期维护和校准,增加了技术门槛和成本;3)原料成本高:一些高性能的光热转换薄膜需要采用稀有或昂贵的原材料,这增加了制备成本,限制了其广泛应用;光热转换效率低:现有的光热转换薄膜的光热转换效率仍然有限,难以充分利用太阳能;稳定性差:一些光热转换薄膜在长时间使用后可能出现性能下降或损坏的情况,这影响了其使用寿命和可靠性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种导热色彩可调光热转换薄膜及其制备方法,用以解决现有的薄膜难以同时实现热传导效率及色彩定制化的技术问题。
2、为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
3、本发明公开了一种导热色彩可调光热转换薄膜,所述导热色彩可调光热转换薄膜从上到下依次包括设置的反射层、吸收层和减反射层;其中,所述反射层为ag沉积层;所述吸收层为ag、cu共掺杂mos2层;所述减反射层为sio2沉积层。
4、本发明还公开了上述导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,包括以下步骤:
5、先调节沉积室内的气压,在惰性气体环境中,在基底表面溅射ag靶,形成ag沉积层;
6、随后调节工作气压,在惰性气体环境中,在ag沉积层表面同时溅射ag靶、cu靶和mos2靶,形成ag、cu共掺杂mos2层;
7、在惰性气体环境中,利用射频电源溅射二硫化钼靶,在ag、cu共掺杂mos2层上形成sio2沉积层。
8、进一步地,所述基底在溅射ag靶前,采用乙醇溶液超声清洗20~25min;所述基底的表面粗糙度<30nm。
9、进一步地,在形成ag沉积层时,先调节沉积室内的气压为10-4pa~2×10-4pa,随后在基底表面溅射ag靶时,调节沉积室内的工作气压为0.8pa~1.0pa,惰性气体环境为氩气,氩气的气体流量为100sccm~120sccm。
10、进一步地,溅射ag靶时,采用的射频电源功率为3w~4w,溅射ag靶的时间为10min~13min。
11、进一步地,形成ag、cu共掺杂mos2层时,调节工作气压至0.8pa~1.0pa,惰性气体环境为氩气,氩气的气体流量为107sccm~110sccm。
12、进一步地,形成ag、cu共掺杂mos2层时,溅射ag靶时,采用的射频电源功率为18w~22w;溅射cu靶时,采用的射频电源功率为12w~14.6w;溅射mos2靶时,采用的射频电源功率为200w~220w。
13、进一步地,形成ag、cu共掺杂mos2层时,溅射ag靶、cu靶和mos2靶的时间均为90min~120min。
14、进一步地,形成sio2沉积层时,在沉积室内通入100sccm~120sccm氩气,形成惰性气体环境,调节工作气压为0.8pa~1.0pa。
15、进一步地,形成sio2沉积层时,溅射二硫化钼靶采用的射频电源功率为12w~15w;溅射二硫化钼靶的时间为9min~12min。
16、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
17、本发明公开了一种导热色彩可调光热转换薄膜,由于采用了反射层、吸收层和减反射层的新型的材料组合使得该薄膜在保持高效导热性能的同时,实现了色彩的灵活调节。与现有技术相比,本发明的导热色彩可调光热转换薄膜可以在不同环境下保持稳定的导热效率和色彩表现。具有更高的光热转换效率、更广泛的适应性以及更个性化的视觉设计优势。
18、本发明公开的导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法通过ag沉积层的沉积、ag、cu共掺杂mos2层沉积和sio2沉积层的制备,通过设置沉积参数,实现了对薄膜性能的精确控制;首先,对基底进行严格的表面处理和超声清洗,确保涂层的附着力和均匀性。随后,在真空环境下,通过精确控制氩气流量、电源参数关键变量,依次沉积反射层、吸收层和减反层,形成多层复合结构;这种方法不仅保证了涂层的纯净度和均匀性,还通过多层复合结构的设计优化了薄膜的光学性能。此外,该方法还具有高精度控制、高纯度、高性能和广泛适用性等优势,为制备高效、稳定的导热色彩可调光热转换薄膜提供了有效的技术手段。
1.一种导热色彩可调光热转换薄膜,其特征在于,所述导热色彩可调光热转换薄膜从上到下依次包括设置的反射层、吸收层和减反射层;其中,所述反射层为ag沉积层;所述吸收层为ag、cu共掺杂mos2层;所述减反射层为sio2沉积层。
2.权利要求1所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,所述基底在溅射ag靶前,采用乙醇溶液超声清洗20~25min;所述基底的表面粗糙度<30nm。
4.根据权利要求2所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,在形成ag沉积层时,先调节沉积室内的气压为10-4pa~2×10-4pa,随后在基底表面溅射ag靶时,调节沉积室内的工作气压为0.8pa~1.0pa,惰性气体环境为氩气,氩气的气体流量为100sccm~120sccm。
5.根据权利要求2所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,溅射ag靶时,采用的射频电源功率为3w~4w,溅射ag靶的时间为10min~13min。
6.根据权利要求2所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,形成ag、cu共掺杂mos2层时,调节工作气压至0.8pa~1.0pa,惰性气体环境为氩气,氩气的气体流量为107sccm~110sccm。
7.根据权利要求2所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,形成ag、cu共掺杂mos2层时,溅射ag靶时,采用的射频电源功率为18w~22w;溅射cu靶时,采用的射频电源功率为12w~14.6w;溅射mos2靶时,采用的射频电源功率为200w~220w。
8.根据权利要求2所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,形成ag、cu共掺杂mos2层时,溅射ag靶、cu靶和mos2靶的时间均为90min~120min。
9.根据权利要求2所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,形成sio2沉积层时,在沉积室内通入100sccm~120sccm氩气,形成惰性气体环境,调节工作气压为0.8pa~1.0pa。
10.根据权利要求2所述的一种导热色彩可调光热转换薄膜的制备方法,其特征在于,形成sio2沉积层时,溅射二硫化钼靶采用的射频电源功率为12w~15w;溅射二硫化钼靶的时间为9min~12min。
