CN104714261B - 一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于减反射材料制备技术领域，具体涉及一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法。该方法是利用加速器产生的质量数大于40的重粒子在真空室中双面辐照厚度为40～60μm的聚酯膜，使辐照后聚酯膜一面的孔密度为8×106～10×106/cm2，另一面的孔密度为5×106～7×106/cm2，辐照过后的样品在清洁的大气环境中放置1～3个月，然后利用氢氧化钠溶液对聚酯膜进行蚀刻后得到所需减反射材料。该材料具有核孔孔径深度增大、辐照粒子密度要求降低且能够实现在25～100μm波长范围内反射率小于3％的优点。
Description
技术领域
本发明属于减反射材料制备技术领域，具体涉及一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法。
背景技术
核径迹膜在膜分离、防伪技术、医药保健、电子工业、环境科学等领域展现出了重要的应用价值。上世纪八十年代研究发现，固体核径迹技术可用于材料表面改性，只要核径迹膜达到一定条件，该样品表面就有减反增透的光学性能。减反射膜在光学、工业、乃至军事应用中有着不可替代的作用。目前将核径迹膜用于制备减反射材料，多研究的是小于25μm的波段范围，而对于25～100μm的远红外波段的研究还没有公开报道，这主要是由于红外光的波长越长，减反射性能越难实现。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种核孔孔径深度增大、辐照粒子密度要求降低且能够实现在25～100μm波长范围内反射率小于3％的材料制备方法。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)辐照
利用加速器产生的重粒子在真空室中双面辐照聚酯膜，使辐照后聚酯膜一面的孔密度为8×106～10×106/cm2，另一面的孔密度为5×106～7×106/cm2，所述重粒子为质量数大于40的粒子，粒子能量为150～500MeV，束流密度为1×106～1×107/cm2，聚酯膜的厚度为40～60μm；
(2)光致氧化
辐照过后的样品在清洁的大气环境中放置1～3个月，使聚酯膜中的潜径迹发生光致氧化过程；
(3)蚀刻
(ⅰ)将步骤(2)得到的聚酯膜置入装有分析纯酒精的干净表面皿中，浸泡5～15分钟，取出并放在干净的滤纸上晾干；
(ⅱ)将步骤(ⅰ)得到的聚酯膜置入蚀刻槽内进行预蚀刻，聚酯膜两面都浸入蚀刻液中；
(ⅲ)用紫外灯辐照以敏化步骤(ⅱ)得到的聚酯膜，敏化后重新放入蚀刻液中在超声波作用下间歇蚀刻后清洗晾干得到所需减反射材料；
步骤(ⅱ)～步骤(ⅲ)所述蚀刻液为氢氧化钠溶液。
优选地，所述步骤(3)中对聚酯膜进行蚀刻后，还利用热蒸发的方法将步骤(3)得到的聚酯膜孔密度为5×106～7×106/cm2的所在面镀一层ZnO膜，其中ZnO膜的厚度为20～50nm；
优选地，所述蚀刻槽置于超声波发生器内，所述超声发生器里装有去离子水或自来水，超声发生器的设定温度为50～70℃，超声波频率为27.5kHz，功率为1kw。
优选地，氢氧化钠溶液的浓度为2～6.5mol/L。
优选地，步骤(3)中步骤(ⅱ)所述预蚀刻时间为3～5min。
优选地，步骤(3)中步骤(ⅲ)所述间歇蚀刻是每隔2-5min开启超声波，作用1-3min后关闭，间歇蚀刻的次数为3～10次。
优选地，所述紫外灯发出紫外光的波长为360nm。
优选地，ZnO膜的厚度为20～30nm。
(三)有益效果
核径迹膜的核孔深度及一定程度上核孔直径的提高有利于材料反射率的降低。为了使辐照后的聚酯薄在25～100μm波长范围内反射率降低至3％以下，本发明提供了双面辐照工艺，即利用加速器提供的束流先辐照聚酯膜的一面然后再辐照另一面，且辐照后聚酯膜的孔密度具有差异，具有以下有益效果：
①双面辐照工艺使得在不增加重粒子能量和不增加粒子质量数的辐照条件下，使得核孔深度的增加，有利于反射率的降低，降低了对加速器性能的要求指标。
②聚酯膜两面的粒子密度有差异，其中一面为8×106～10×106/cm2，另一面的孔密度为5×106～7×106/cm2，用于远红外光的减反射时，孔密度为5×106～7×106/cm2的所在面对着红外光。由于聚酯膜两面辐照且孔密度有所差异，有助于核孔直径的增加，并且孔径增加的程度在蚀刻工艺后效果更加显著，进而有助于长波段反射率的降低，且不影响相对较短波段的反射率，实现25-95μm范围内反射率小于3％的目的。
③本发明提供的经辐照、光致氧化及蚀刻后得到的聚酯膜，在95～100μm范围内的反射率在1％～6％之间，虽然减反射效果良好，但是为了达到反射率降低至3％的目的，本发明是在核径迹膜孔密度为5×106～7×106/cm2的所在面用热蒸发的方法镀了一层厚度为20～50nm的ZnO膜。与传统的在核径迹膜辐照后镀银层或氟化镁不同，本发明利用热蒸发方法所镀的ZnO层较薄，具有很强的吸收红外线的能力，吸收率和热容的比值大，可使反射率在25～100μm的整个波段被进一步降低至3％以下；同时ZnO还具有质量轻、颜色浅的特点，用于减反射材料及隐身材料的效果更好。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的反射率测试结果图；
图2是本发明实施例2提供的反射率测试结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)辐照
利用HI－13串列加速器产生的能量为150Mev、束流密度为1×106的63Cu粒子在真空室中双面辐照厚度为40μm的聚酯膜，使辐照后聚酯膜一面的孔密度为8×106/cm2，另一面的孔密度为6×106/cm2。
(2)光致氧化
辐照过后的样品在清洁的大气环境中放置1个月，使聚酯膜中的潜径迹发生一个光致氧化过程；
(3)蚀刻
(ⅰ)将步骤(2)得到的聚酯膜切割成18×18cm大小并置入装有分析纯酒精的干净表面皿中，浸泡5分钟，取出并放在干净的滤纸上晾干；
(ⅱ)将步骤(ⅰ)得到的聚酯膜置入蚀刻槽内进行为时3min的预蚀刻，聚酯膜两面都接触到蚀刻液；其中蚀刻液为浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液。蚀刻槽放入超声波发生器内，所述超声发生器里装有去离子水，超声发生器的设定温度为50℃，超声波频率为27.5kHz，功率为1kw。
(ⅲ)用波长为360nm的紫外灯辐照以敏化步骤(ⅱ)得到的聚酯膜2h，以敏化聚酯膜，敏化后重新放入氢氧化钠溶液中，每隔2min开启超声波，作用1min后关此过程既实现了蚀刻产物的及时剥离，又减小了薄膜破裂的几率，重复进行3～10次并在电子显微镜下观察腐蚀效果。间歇蚀刻完成后清洗晾干得到所需减反射材料；
测试时，红外光对着核孔密度为6×106/cm2的所在面，通过测试上述制备的减反射材料的两面在25～100μm波长范围内的反射率，结果表明在25～95μm波长范围内的反射率均降至3％以下，在95～100μm波长范围内的反射率为1％～6％，测试结果如图1所示。
实施例2
与实施例1不同的是，所述步骤(3)中对聚酯膜进行蚀刻后，还利用热蒸发的方法将步骤(3)得到的聚酯膜核孔密度为6×106/cm2的所在面镀一层ZnO膜，其中ZnO膜的厚度为20nm；
测试时，红外光对着镀有ZnO膜所在面的聚酯膜，通过测试上述制备的减反射材料在25～100μm波长范围内的反射率，结果表明在25～100μm波长范围内的反射率均降至2.9％以下，测试结果如图2所示。
实施例3
与实施例2不同的是，所用重粒子束为40Ca，所用聚酯膜的厚度为50μm；
步骤(2)中光致氧化的过程为2个月；
步骤(3)中蚀刻前将聚酯膜放入分析纯酒精中的时间为10分钟；所述氢氧化钠蚀刻液的浓度为5mol/L，预蚀刻时间为4min，超声发生器的设定温度为60℃；间歇蚀刻是每隔5min开启超声波，作用3min后关闭，间歇蚀刻的次数为6次。
通过测试上述制备的减反射材料在25～100μm波长范围内的反射率，结果表明在25～100μm波长范围内的反射率均降至3％以下。
实施例4
与实施例2不同的是，所用聚酯膜的厚度为60μm，所镀ZnO膜的厚度为29nm；
步骤(2)中光致氧化的过程为2个月；
步骤(3)中蚀刻前将聚酯膜放入分析纯酒精中的时间为10分钟；所述氢氧化钠蚀刻液的浓度为5mol/L，预蚀刻时间为5min，超声发生器的设定温度为60℃；间歇蚀刻是每隔5min开启超声波，作用3min后关闭，间歇蚀刻的次数为6次。
通过测试上述制备的减反射材料在25～100μm波长范围内的反射率，结果表明在25～100μm波长范围内的反射率均降至2.8％以下。
Claims (8)
1.一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)辐照
利用加速器产生的重粒子在真空室中双面辐照聚酯膜，使辐照后聚酯膜一面的孔密度为8×106～10×106/cm2，另一面的孔密度为5×106～7×106/cm2，所述重粒子为质量数大于40的粒子，粒子能量为150～500MeV，束流密度为1×106～1×107/cm2，聚酯膜的厚度为40～60μm；
(2)光致氧化
辐照过后的样品在清洁的大气环境中放置1～3个月，使聚酯膜中的潜径迹发生光致氧化过程；
(3)蚀刻
(ⅰ)将步骤(2)得到的聚酯膜置入装有分析纯酒精的干净表面皿中，浸泡5～15分钟，取出并放在干净的滤纸上晾干；
(ⅱ)将步骤(ⅰ)得到的聚酯膜置入蚀刻槽内进行预蚀刻，聚酯膜两面都浸入蚀刻液中；
(ⅲ)用紫外灯辐照以敏化步骤(ⅱ)得到的聚酯膜，敏化后重新放入蚀刻液中在超声波作用下间歇蚀刻后清洗晾干得到所需减反射材料；
步骤(ⅱ)～步骤(ⅲ)所述蚀刻液为氢氧化钠溶液。
2.根据权利要求1所述的一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中对聚酯膜进行蚀刻后，还利用热蒸发的方法将步骤(3)得到的聚酯膜孔密度为5×106～7×106/cm2的所在面镀一层ZnO膜，其中ZnO膜的厚度为20～50nm。
3.根据权利要求1所述的一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述蚀刻槽置于超声波发生器内，所述超声波发生器里装有去离子水或自来水，超声波发生器的设定温度为50～70℃，超声波频率为27.5kHz，功率为1kw。
4.根据权利要求1所述的一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，氢氧化钠溶液的浓度为2～6.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中步骤(ⅱ)所述预蚀刻时间为3～5min。
6.根据权利要求1所述的一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中步骤(ⅲ)所述间歇蚀刻是每隔2-5min开启超声波，作用1-3min后关闭，间歇蚀刻的次数为3～10次。
7.根据权利要求1所述的一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述紫外灯发出紫外光的波长为360nm。
8.根据权利要求1所述的一种用于25～100μm波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，ZnO膜的厚度为20～30nm。
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