DE102022101914A1

DE102022101914A1 - Nahinfrarot-reflektierende kupferoxid-beschichtete partikel

Info

Publication number: DE102022101914A1
Application number: DE102022101914.4A
Authority: DE
Inventors: Krishna Gunugunuri; Songtao Wu; Debasish Banerjee
Original assignee: Toyota Motor Engineering and Manufacturing North America Inc; Toyota Engineering and Manufacturing North America Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-08-11
Also published as: CN114873651A; US11834579B2; US20220195201A1; JP2022120807A

Abstract

Ein Kupferoxid-beschichtetes Pigment einschließlich eines Partikels, welcher eine äußere Oberfläche, und eine Schicht von Kupferoxid auf der äußeren Oberfläche aufweist. Das Pigment weist eine Reflektivität von elektromagnetischer Strahlung in einem sichtbaren Spektrum von weniger als oder gleich 5 %, und einer Reflektivität von elektromagnetischer Strahlung in einem Nah-IR- und LiDAR-Spektrum größer als oder gleich 5 % auf. Der Partikel ist Kobaltoxid oder Ruß. Ein Verfahren zur Bildung von Kupferoxid-beschichteten Partikeln umfasst das Kombinieren eines Fällungsmittels mit einer Lösung von Kupfernitrat und Partikeln, welche beschichtete Partikel bilden. Diese Partikel sind Kobaltoxid oder Ruß. Waschen der Partikel, wobei gewaschene, beschichtete Partikel erhalten werden, und Filtern der gewaschenen, beschichteten Partikel, wobei gefilterte, beschichtete Partikel erhalten werden. Trocknen der gefilterten, beschichteten Partikel, wobei getrocknete, beschichtete Partikel erhalten werden, und Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel, um die Kupferoxid-beschichteten Partikel zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Partikel, welche Nah-IR elektromagnetische Strahlung reflektieren und, insbesondere, Kupferoxid-beschichtete Partikel, welche Nah-IR elektromagnetische Strahlung reflektieren.
HINTERGRUND
LiDAR-Systeme, welche elektromagnetische Strahlung eines gepulsten Lasers mit einer Wellenlänge von 905 Nanometern (nm) oder 1050 nm verwenden, wurden für Hinderniserkennung und Ausweichsysteme von autonomen Fahrzeugen vorgeschlagen und getestet. Dunkel farbige bzw. dunkel-gefärbte (z.B. schwarze) Pigmente, welche in Farbsystemen verwendet werden, um eine dunkle Farbe bereitzustellen, absorbieren jedoch nicht nur sichtbare elektromagnetische Strahlung, welche die Farbe dunkel macht, sondern absorbiert auch Nah-IR elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von mehr als ungefähr 750 Nanometern, welche LiDAR elektromagnetische Strahlung umfasst.
Dementsprechend besteht ein Bedarf für alternative dunkel-farbige Pigmente, welche elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums absorbieren, aber welche Nah-IR elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von ungefähr 905 nm oder 1050 nm reflektieren.
KURZFASSUNG
Ein erster Aspekt umfasst ein Kupferoxid-beschichtetes Pigment, umfassend: einen Partikel, welcher eine äußere Oberfläche aufweist; und eine Schicht von Kupferoxid auf der äußeren Oberfläche des Partikels, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung in einem sichtbaren Spektrum aufweist, welche kleiner als oder gleich 5 % ist, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung in einem Nah-IR- und LiDAR-Spektrum aufweist, welche größer als oder gleich 5 % ist, und der Partikel ausgewählt von Kobaltoxid (Co₃O₄) oder Ruß bzw. Kohlenruß bzw. Pigmentruß ist.
Ein zweiter Aspekt umfasst das Kupferoxid-beschichtete Pigment gemäß dem ersten Aspekt, wobei der Partikel Kobaltoxid (Co₃O₄) ist.
Ein dritter Aspekt umfasst das Kupferoxid-beschichtete Pigment gemäß dem ersten Aspekt, wobei der Partikel Ruß bzw. Kohlenruß bzw. Pigmentruß ist.
Ein vierter Aspekt umfasst das Kupferoxid-beschichtete Pigment gemäß einem des ersten bis dritten Aspekts, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum aufweist, welche weniger als oder gleich 2 % ist.
Ein fünfter Aspekt umfasst das Kupferoxid-beschichtete Pigment gemäß einem des ersten bis vierten Aspekts, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum aufweist, welche größer als oder gleich 20 % ist.
Ein sechster Aspekt umfasst das Kupferoxid-beschichtete Pigment gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum aufweist, welche größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 2 % ist.
Ein siebter Aspekt umfasst das Kupferoxid-beschichtete Pigment gemäß einem des ersten bis sechsten Aspekts, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum aufweist, welche größer als oder gleich 10 % und kleiner als oder gleich 65 % ist.
Ein achter Aspekt umfasst das Kupferoxid-beschichtete Pigment gemäß einem des ersten bis siebten Aspekts, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Schwärzung aufweist, welche größer oder gleich 150 und kleiner als oder gleich 165 ist.
Ein neunter Aspekt umfasst eine Farbe, umfassend: ein Farbenbindemittel; und mindestens ein Kupferoxid-beschichtetes Pigment gemäß einem des ersten bis achten Aspekts.
Ein zehnter Aspekt umfasst die Farbe des neunten Aspekts, wobei die Farbe eine Farbe mit einer Helligkeit im CIELAB-Farbraum von weniger als oder gleich 40 aufweist.
Ein elfter Aspekt umfasst ein Fahrzeug, umfassend ein in der Farbe des neunten oder zehnten Aspekts beschichtetes Karosserieteil.
Ein zwölfter Aspekt umfasst ein Verfahren zur Bildung von Kupferoxid-beschichteten Partikeln, umfassend: Mischen bzw. Kombinieren eines Fällungsmittels mit einer Lösung, welche umfasst: Kupfernitrat und Partikel, wodurch beschichtete Partikel gebildet werden und wobei die Partikel Kobaltoxid (Co₃O₄) oder Ruß bzw. Kohlenruß bzw. Pigmentruß sind; Waschen der Partikel, wodurch gewaschene, beschichtete Partikel erhalten werden; Filtern der gewaschenen, beschichteten Partikel, wodurch gefilterte, beschichtete Partikel erhalten werden; Trocknen der gefilterten, beschichteten Partikel, wodurch getrocknete, beschichtete Partikel erhalten werden; und Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel, um die Kupferoxid-beschichteten Partikel zu bilden.
Ein dreizehnter Aspekt umfasst das Verfahren des zwölften Aspekts, wobei das Fällungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, und Ammoniumcarbonat.
Ein vierzehnter Aspekt umfasst das Verfahren des zwölften oder dreizehnten Aspekts, wobei das Fällungsmittel Ammoniumcarbonat ist.
Ein fünfzehnter Aspekt umfasst das Verfahren gemäß einem des zwölften bis vierzehnten Aspekts, wobei die Partikel Kobaltoxid (Co₃O₄) sind.
Ein sechzehnter Aspekt umfasst das Verfahren gemäß einem des zwölften bis fünfzehnten Aspekts, wobei die Partikel Ruß-Partikel sind.
Ein siebzehnter Aspekt umfasst das Verfahren gemäß einem des zwölften bis sechzehnten Aspekts, wobei die beschichteten Partikel Kupfernitrat-beschichtete Partikel, Kupferhydroxid-beschichtete Partikel, oder Kupfercarbonat-beschichtete Partikel umfassen.
Ein achtzehnter Aspekt umfasst das Verfahren gemäß einem des zwölften bis siebzehnten Aspekts, wobei das Waschen der beschichteten Partikel das Waschen der beschichteten Partikel in einer Mischung aus Ethanol und Wasser umfasst.
Ein neunzehnter Aspekt umfasst das Verfahren des fünfzehnten Aspekts, wobei das Trocknen der gefilterten bzw. filtrierten, beschichteten Partikel das Trocknen der gefilterten, beschichteten Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Ein zwanzigster Aspekt umfasst das Verfahren des neunzehnten Aspekts, wobei das Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel das Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 430 °C und kleiner als oder gleich 470 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Ein einundzwanzigster Aspekt umfasst das Verfahren des sechzehnten Aspekt, wobei das Trocknen der gefilterten, beschichteten Partikel das Trocknen der gefilterten, beschichteten Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden umfasst.
Ein zweiundzwanzigster Aspekt umfasst das Verfahren des einundzwanzigsten Aspekts, wobei das Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 300 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Ein dreiundzwanzigster Aspekt umfasst ein Verfahren zur Bildung von Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxid-Partikel, welches umfasst: Kombinieren eines Natriumcarbonat-Fällungsmittels mit einer Lösung, welche umfasst: Kupfernitrat und Kobaltnitrat, wodurch beschichtete Kobaltoxid-Partikel gebildet werden; Waschen der beschichteten Kobaltoxid-Partikel, wodurch gewaschene, beschichtete Kobaltoxid-Partikel erhalten werden; Filtern der gewaschenen, beschichteten Kobaltoxid-Partikel, wodurch gefilterte, beschichtete Kobaltoxid-Partikel erhalten werden; Trocknen der gefilterten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel, wodurch getrocknete, beschichtete Kobaltoxid-Partikel erhalten werden; und Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel, um Kupferoxid-beschichtete Kobaltoxid-Partikel zu bilden.
Ein vierundzwanzigster Aspekt umfasst das Verfahren des dreiundzwanzigsten Aspekts, wobei die beschichteten, Kobaltoxid-Partikel Kupfernitrat-beschichtete Kobaltoxid umfassen.
Ein fünfundzwanzigster Aspekt umfasst das Verfahren des dreiundzwanzigsten oder vierundzwanzigsten Aspekts, wobei das Trocknen der gefilterten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel Trocknen der gefilterten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Der sechsundzwanzigste Aspekt umfasst das Verfahren gemäß einem des dreiundzwanzigsten bis fünfundzwanzigsten Aspekts, wobei das Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 470 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Diese und zusätzliche Merkmale, welche durch die hier beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt werden, werden hinsichtlich der nachstehenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen vollständiger verstanden.
Figurenliste
Die in den Zeichnungen dargelegten Ausführungsformen sind veranschaulichend und beispielhaft und nicht beabsichtigt, um die durch die Ansprüche definierten Gegenstände zu beschränken. Die nachstehende detaillierte Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen können verstanden werden, wenn sie zusammen mit den nachstehenden Zeichnungen gelesen werden, wobei dieselbe Struktur mit denselben Bezugszeichen angegeben ist und wobei:

1A stellt die Reflektivität gegen die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung für herkömmliche Farbstoffe bzw. Farbmittel graphisch dar;
1B stellt die Reflektivität gegen die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung für Farbstoffe gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen graphisch dar;
2 ist ein Balkendiagramm, welches die Schwärzung bzw. Schwärze von handelsüblichen Materialien und schwarzem TiO₂ darstellt;
3 stellt ein System einschließlich Kupferoxid-beschichteter Kobaltoxid-Partikel gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen schematisch dar;
4A ist ein Balkendiagramm, welches die Schwärzung von verschiedenen Materialien einschließlich des Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxids vor dem Auftragen eines Firnisses bzw. eines Klarlacks gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen zeigt;
4B ist ein Balkendiagramm, welches die Schwärzung bzw. Schwärze von verschiedenen Materialien einschließlich des Kupferoxid-beschichteten Rußes nach dem Auftragen eines Firnisses gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen zeigt;
5 ist ein Bild, aufgenommen mit einer IR-Erfassungskamera, welche Reflexion von elektromagnetischer Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum von Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen zeigt;
6 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit Seitenteilen bzw. Seitenverkleidungen, welche mit einer LiDAR-reflektierenden dunkel-gefärbten Farbe gemäß einer oder mehrerer der hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen lackiert bzw. angestrichen sind;
7 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer mit der LiDAR-reflektierenden dunkel-gefärbten Farbe in 5 lackierten bzw. angestrichenen Seitenverkleidung;
8 ist ein Balkendiagramm, welches die Schwärzung der Verkleidungen bzw. Karosserieteilen mit verschiedenen Pigmenten vor dem Auftragen eines Firnisses zeigt;
9 ist ein Balkendiagramm, welches die Schwärzung der Verkleidungen bzw. Karosserieteile mit verschiedenen Pigmenten nach dem Auftragen eines Firnisses zeigt;
10 ist ein Liniendiagramm, welches die Reflektivität von Verkleidungen bzw. Karosserieteilen mit verschiedenen Pigmenten nach dem Auftragen eines Firnisses zeigt;
11 ist ein Balkendiagramm, welches die LiDAR-Intensität von Verkleidungen bzw. Karosserieteilen mit verschiedenen Pigmenten nach dem Auftragen eines Firnisses zeigt;
12A bis 12C sind SEM-Bilder, welche den Kupferoxid-beschichteten Ruß gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen zeigen; und
13 ist ein Balkendiagramm, welches die LiDAR-Intensität von Verkleidungen bzw. Karosserieteilen mit verschiedenen Pigmenten nach dem Auftragen eines Firnisses zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen umfasst ein Kupferoxid-beschichtetes Kobaltoxid-Pigment: ein Kobaltoxid-Partikel, welches eine äußere Oberfläche aufweist; und eine Schicht von Kupferoxid auf der äußeren Oberfläche des Kobaltoxid-Partikels, wobei das Kupferoxid-beschichtete Kobaltoxid-Pigment eine Reflektivität von elektromagnetischer Strahlung in einem sichtbaren Spektrum aufweist, welches kleiner als oder gleich 5 % ist, und das Kupferoxid-beschichtete Kobaltoxid-Pigment eine Reflektivität von elektromagnetischer Strahlung in einem Nah-IR- und LiDAR-Spektrum aufweist, welches größer als oder gleich 5 % ist.
Gemäß einer oder mehrerer der hier beschriebenen Ausführungsformen umfasst ein Kupferoxid-beschichtetes Ruß-Pigment: ein Ruß-Partikel, welches eine äußere Oberfläche aufweist; und eine Schicht von Kupferoxid auf der äußeren Oberfläche des Ruß-Partikels, wobei das Kupferoxid-beschichtete Kohlenstoff-Pigment eine Reflektivität von elektromagnetischer Strahlung in einem sichtbaren Spektrum aufweist, welches kleiner oder gleich 5 % ist, und das Kupferoxid-beschichtete Ruß-Pigment eine Reflektivität von elektromagnetischer Strahlung in einem Nah-IR- und LiDAR-Spektrum aufweist, welches größer als oder gleich 5 % ist.
Dementsprechend zeigen die hier offenbarten und beschriebenen Kupferoxid-beschichtete Partikel eine dunkle Farbe und reflektieren Nah-IR elektromagnetische Strahlung, welche LiDAR, mit Wellenlängen zwischen und einschließlich 850 nm und 1550 nm umfasst. In den Ausführungsformen können die hier offenbarten und beschriebenen Kupferoxid-beschichtete Partikel in einem Farbsystem enthalten sein, um eine Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe zu bilden, welche für jegliche Anwendung verwendet werden kann, für welche herkömmliche Farben verwendet werden. Zum Beispiel können die hier offenbarten und beschriebenen Farbsysteme verwendet werden, um Teile von Fahrzeugen, Gebäuden, Straßen, Straßenmarkierungen, oder jeglichen anderen Objekten zu beschichten, sodass Nah-IR und LiDAR-Erfassungssysteme einen mit der Nah-IR- und LiDAR-reflektierenden dunkel-gefärbten Farbe bzw. Lack bzw. Farbstoff beschichteten Gegenstand erfassen können. In den Ausführungsformen können die hier offenbarten und beschriebenen Kupferoxid-beschichteten Partikel in schwarz-gefärbten Farben bzw. Lacken verwendet werden, oder die Kupferoxid-beschichteten Partikel können mit anderen Pigmenten oder Farbstoffen in Farben jeglicher Farbe verwendet werden.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Nah-IR elektromagnetische Strahlung“ auf elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen und einschließlich 750 nm und 950 nm, und „LiDAR“ bezieht sich auf elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen und einschließlich 905 nm bis 1550 nm.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „sichtbares Spektrum“ auf elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen und einschließlich 350 nm und 750 nm.
Die LiDAR-reflektierende Farbe kann auf Oberflächen abgeschieden bzw. abgelagert werden, um eine LiDAR-reflektierende, gefärbte Oberfläche bereitzustellen. Die Farbe der Oberfläche kann schwarz sein, aber sie kann auch jegliche andere Farbe bzw. jeglicher anderer Farbstoff durch Vereinigen der hier offenbarten und beschriebenen Kupferoxid-beschichteten Partikel mit anderen Pigmenten und Farben bzw. Farbstoffen sein. Nicht-beschränkende Beispiele, welche für hier offenbarte und beschriebene Farben bzw. Farbstoffe verwendet werden, umfassen Oberflächen von Fahrzeug-Karosserieteilen, wie Fahrzeug-Türverkleidungen, Fahrzeug-Seitenwände, und ähnliches, sowie Oberflächen von Gebäuden, Oberflächen von Straßen, Oberflächen von Verkehrszeichen, und anderen Oberflächen, wo es gewünscht ist, Nah-IR oder LiDAR zu reflektieren. Die Verwendung der LiDAR-reflektierenden Kupferoxid-beschichteten Partikel ermöglicht Fahrzeugen und sogar dunkel-gefärbten Fahrzeugen oder anderen Oberflächen, dass sie mit einem LiDAR-System erfasst werden. Verschiedene Ausführungsformen von LiDAR-reflektierenden Kupferoxid-beschichteten Partikeln und Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben werden hier detaillierter mit spezifischem Bezug zur beigefügten Zeichnung beschrieben.
Eine Schwierigkeit bei der Herstellung von dunkel-gefärbten (wie schwarzen) Partikeln und Farbsystemen, welche dunkel-gefärbte Partikel enthalten, welche LiDAR oder Nah-IR elektromagnetische Strahlung reflektieren, ist die unmittelbare Nähe des sichtbaren Spektrums der elektromagnetischen Strahlung und der Nah-IR elektromagnetischen Strahlung oder LiDAR. Materialien, welche eine dunkle Farbe, wie schwarz, bereitstellen, reflektieren keine elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums der elektrischen Strahlung. Derartige Materialien werden auch im Allgemeinen elektromagnetische Strahlung etwas außerhalb des sichtbaren Spektrums der elektromagnetischen Strahlung, wie Nah-IR und LiDAR, nicht reflektieren. Ruß ist ein derartiges Material, welches herkömmlich als dunkles Pigment verwendet wird und elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich nicht reflektiert und auch Nah-IR oder LiDAR elektromagnetische Strahlung nicht reflektiert. Dementsprechend wird ein Material benötigt, welches elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums nicht reflektiert, aber welches Nah-IR oder LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektiert, um einen sehr scharfen Anstieg in der Reflektivität etwas außerhalb des sichtbaren Spektrums der elektromagnetischen Strahlung aufzuweisen.
Mit Bezug zu 1A wird nun die Reflektivität von Materialien, welche herkömmlich als Farbstoffe bzw. Farben in einem Farbsystem bzw. Lacksystem verwendet werden, gezeigt. Der prozentuale Anteil der Reflektivität wird entlang der y-Achse von 1A dargestellt, und die Wellenlenge der elektromagnetischen Strahlung wird entlang der x-Achse von 1A angegeben. Die Reflektivität eines herkömmlichen schwarzen Farbstoffs, wie Pigmentruß bzw. Ruß, ist entlang der Basis bzw. unterhalb des Graphen gezeigt. Wie in 1A gezeigt, reflektiert der Ruß-Farbstoff keine elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum (links im Graphen). Wie in 1A gezeigt, ist die Reflexion dieses schwarzen Farbstoffs nahe null Prozent innerhalb des sichtbaren Spektrums der elektromagnetischen Strahlung. Dies gibt an, dass der Farbstoff eine dunkle, nahezu rein schwarze Farbe bereitstellt. Dieser herkömmlicher Farbstoff reflektiert jedoch auch um null Prozent der elektromagnetischen Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektrums (rechts im Graphen), wie die Nah-IR elektromagnetische Strahlung oder die LiDAR elektromagnetische Strahlung (z.B. von mehr als ungefähr 750 Nanometer (nm) bis ungefähr 1550 nm). In ähnlicher Weise wird im oberen Bereich des Graphen die Reflektivität von weißem TiO₂ gezeigt, welches als ein herkömmlicher, weißer Farbstoff verwendet wird. Wie in 1A gezeigt, reflektiert weißes TiO₂ die Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung, wie auf der rechten Seite des Graphen gezeigt (z.B., von mehr als ungefähr 750 nm bis 1550 nm), wo die Reflexion der Nah-IR und LiDAR elektromagnetischen Strahlung größer als vierzig Prozent bei 1550 nm, und ungefähr sechzig Prozent bei 905 nm ist. Weißes TiO₂, wie der Name angibt, reflektiert jedoch auch elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums. Wie in 1A gezeigt, reflektiert weißes TiO₂ nahezu achtzig Prozent der elektromagnetischen Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums. Dementsprechend ist keiner dieser Farbstoffe - Ruß oder weißes TiO₂ - als ein dunkel-gefärbtes Partikel geeignet, welcher auch Nah-IR oder LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektiert.
1B ist ein Graph, welcher die Zielbedingungen eines Partikels zeigt, welches kein Licht im sichtbaren Spektrum der elektromagnetischen Strahlung reflektiert, aber Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektiert. In 1B wird der prozentuale Anteil der Reflektivität entlang der y-Achse gemessen, und die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung wird entlang der x-Achse angegeben. Entlang des unteren Bereiches des Graphen, wird die Reflektivität eines herkömmlichen, schwarzen Farbstoffs gezeigt, welcher identisch zur Reflektivität des in 1A gezeigten herkömmlichen, schwarzen Farbstoffs (wie Ruß) ist. Wie in 1B gezeigt, weisen Partikel, welche keine elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums reflektieren, und welche Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektieren, mindestens zwei unterschiedliche bzw. eigenständige Bereiche der Reflexion auf. Der erste Bereich der Reflexion ist innerhalb des sichtbaren Spektrums der elektromagnetischen Strahlung, welcher als „1“ auf der linken Seite des Graphen in 1B angegeben ist. In diesem Bereich der Reflexion werden sich Partikel, welche keine elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums reflektieren, und welche Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektieren, genauso wie herkömmliche, schwarze Farbstoffe (wie Ruß) verhalten, indem keine elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums reflektiert wird. Wie in 1B gezeigt, reflektieren Partikel, welche keine elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Bereichs reflektieren, und welche Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektieren, nahezu null Prozent der elektromagnetischen Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums, aber diese Partikel weisen einen zweiten Bereich der Reflexion auf, welcher außerhalb des sichtbaren Spektrums der elektromagnetischen Strahlung ist.
Der zweite Bereich der Reflexion umfasst elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen einschließlich und zwischen 750 nm und 1050 nm (was Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung umfasst). Im zweiten Bereich der Reflexion agieren die Partikel, welche keine elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums reflektieren, und welche Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektieren, ähnlich wie weißes TiO₂, indem eine große Menge von elektromagnetischer Strahlung innerhalb des zweiten Bereichs der Reflexion reflektiert wird. Wie in 1B gezeigt, reflektieren Partikel, welche keine elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums reflektieren, und welche Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektieren, zum Beispiel ungefähr sechzig Prozent der LiDAR elektromagnetischen Strahlung, welche eine Wellenlänge von 905 nm aufweist, und reflektieren mehr als vierzig Prozent der LiDAR elektromagnetischen Strahlung, welche eine Wellenlänge von 1550 nm aufweist. Dadurch, dass sie einen Reflexionsgrad im zweiten Bereich der Reflexion, welcher ähnlich zu weißem TiO₂ ist, aufweisen, können die Partikel eine ausreichende Menge von Nah-IR und LiDAR elektromagnetischer Strahlung reflektieren, sodass die Partikel durch LiDAR-Systeme erfasst werden können.
1B zeigt die Schwierigkeit beim Bilden der Partikel, welche keine elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums reflektieren, und welche Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektieren. Insbesondere zeigt 1B einen steilen Anstieg im Reflexionsgrad, etwas außerhalb des sichtbaren Spektrums der elektromagnetischen Strahlung. In den Ausführungsformen liegt dieser steile Anstieg des Reflexionsgrades bei einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung vor, welche bei oder ungefähr 905 nm ist, welches eine Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ist, welche herkömmlich in LiDAR-Systemen verwendet wird. Wie in 1B gezeigt, steigt der Reflexionsgrad von ungefähr null Prozent auf nahezu sechzig Prozent bei einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, welche ungefähr 905 nm ist. Das Bilden eines Partikels mit einem derartig präzisen und steilen Anstieg im Reflexionsgrad ist schwer zu erreichen, und es gibt sehr wenig Spielraum für Fehler. Zum Beispiel, wenn das Material zu viel elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums reflektiert, wird die Erscheinung der Farbe kein reines schwarz sein, sondern wird Spuren von zum Beispiel Rot und Violett aufweisen. Wenn das Material jedoch keine ausreichende Menge von Nah-IR oder LiDAR elektromagnetischer Strahlung reflektiert, wird das Material nicht zur Erfassung durch LiDAR-Systeme geeignet sein.
Einige Materialien reflektieren keine elektromagnetische Strahlung innerhalb eines großen Teils des sichtbaren Spektrums und reflektieren Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung; jedoch sind diese Materialien nicht geeignet, die sichtbare Erscheinung von Ruß (d.h. aufweisend eine Reflektivität von ungefähr null Prozent für elektromagnetische Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums) zu reproduzieren. Ein derartiges Material, welches Interesse erlangt hat, ist Chrom-Eisen-Oxid und Derivate desselben. Obwohl Chrom-Eisen-Oxid-Materialien im Allgemeinen Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektieren können, werden aus Chrom-Eisen-Oxid-Materialien hergestellte Farbstoffe im Allgemeinen als „kühles Schwarz bzw. Cool Black“ bezeichnet, da aus Chrom-Eisen-Oxid oder Derivate desselben hergestellte Farbstoffe darin Spuren von Rot und Blau aufweisen. 2 ist ein Balkendiagramm, welches die Schwärzung von verschiedenen Materialien auf der y-Achse zeigt. Die Schwärzung wird mittels eines X-Rite Spektralphotometers gemessen. Ganz links von 2 ist Ruß, welches das herkömmlich als ein schwarzer Farbstoff verwendete Material ist, aber Ruß reflektiert keine Nah-IR oder LiDAR elektromagnetische Strahlung. Wie in 2 gezeigt, weist Ruß eine Schwärzung von ungefähr 165 auf. Die Materialien 1 bis 7 sind Chrom-Eisen-Oxid enthaltende Materialien, welche Nah-IR und LiDAR elektromagnetische Strahlung reflektieren, aber wie aus 2 ersichtlich, weisen diese Materialien eine Schwärzung auf, welche ungefähr 142 oder weniger ist. Dieser Unterschied in der Schwärzung ist bemerkenswert, da die Materialien 1 bis 7 Spuren von Rot und Blau aufweisen. Diese bemerkenswerte Lücke in der Schwärzung zwischen Ruß und den Materialien 1 bis 7 zeigen, dass die Materialien 1 bis 7 im Allgemeinen nicht geeignet sind, dass sie in Anwendungen verwendet werden, wo reines Schwarz gewünscht ist, wie zum Beispiel in Farbstoffen allgemein, und in Farbstoffen für Automobile.
Ein anderes Material von Interesse für schwarze Farbanwendungen ist Kupfer-(II)-oxid oder Kupferoxid (CuO). CuO ist eine häufige, anorganische Verbindung, welches in seinem natürlichen Zustand ein schwarz-gefärbtes Feststoffmaterial ist. Es weisen jedoch nicht alle Kupferoxide diese schwarze Farbe auf. Nämlich ist ein anderes stabiles Oxid von Kupfer Kuprooxid (Cu₂O), welches in seinem natürlichen Zustand ein roter Feststoff ist. Deshalb ist der Oxidationszustand von Kupfer wichtig, um sicherzustellen, dass das Material eine schwarze Farbe aufweist. CuO ist ein Produkt des Kupferabbaus, und es ist ein Vorläufer bzw. Präkursor für viele andere Kupfer-enthaltende Produkte und chemische Verbindungen. CuO wurde als ein schwarzes Pigment in bestimmten Anwendungen, wie in der Keramik, Lasuren, und ähnlichem verwendet. CuO reflektiert jedoch keine Nah-IR oder LiDAR elektromagnetische Strahlung. Das heißt, CuO in seinem natürlichen Zustand verhält sich sehr wie Ruß indem es keine elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum reflektiert und es auch keine elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- oder LiDAR-Spektrum reflektiert. Ohne an irgendeine bestimmte Theorie gebunden zu sein, weist CuO eine Bandlücke von 2,0 eV auf, welche, wie nachstehend detaillierter beschrieben, nicht leicht elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- oder LiDAR-Spektrum reflektiert. Wenn CuO verändert wird, um eine Bandlücke aufzuweisen, welche abänderungsfähiger ist, um elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- oder LiDAR-Spektrum zu reflektieren, vermindert bzw. verschlechtert sich die Farbe des CuO zu einem bräunlichen Schwarz, welches nicht für bestimmte Anwendungen, wie in Farben bzw. Lacken allgemein und insbesondere Automobilfarben bzw. Automobillacke, geeignet ist.
Die Bandlücke bezeichnet allgemein die Energiedifferenz (in Elektronenvolt oder eV) zwischen der Spitze des Valenzbandes („valence band“ VB) und der Basis des Leiterbandes („conduction band“, CB). Das VB ist das Band von Elektronenorbitalen, von welchem Elektronen springen können und sich in das CB bewegen, wenn sie angeregt werden. Das VB ist das äußerste Elektronenorbital eines Atoms, welche Elektronen tatsächlich besetzten können. Die Bandlücke ist die Energie, welche für ein Elektron benötigt wird, um sich von dem VB zum CB zu bewegen und kann indikativ bzw. hinweisend sein für die elektrische Leitfähigkeit des Materials. In der Optik bezieht sich die Bandlücke auf den Grenzwert bzw. Schwellenwert, an welchem Photonen von einem Material absorbiert werden können. Deshalb bestimmt die Bandlücke, welcher Abschnitt des elektromagnetischen Spektrums des Materials absorbiert werden kann. Im Allgemeinen absorbiert ein Material mit einer großen Bandlücke einen größeren Anteil des elektromagnetischen Spektrums, welches eine kurze Wellenlänge aufweist, und ein Material mit einer kleinen Bandlücke wird einen größeren Anteil des elektromagnetischen Spektrums, welches lange Wellenlängen aufweist, absorbieren. Anders gesagt, eine größere Bandlücke bedeutet, dass viel Energie benötigt wird, um Valenzelektronen in das bzw. zum CB anzuregen bzw. anzuheben. Im Gegensatz dazu, wenn das Valenzband und das Leiterband überlappen, wie es in Metallen der Fall ist, können Elektronen leicht zwischen den zwei Bändern springen, was bedeutet, dass das Material hoch-leitfähig ist. Es wurde jedoch herausgefunden, dass durch Verändern bzw. Manipulieren der Bandlücke eines Materials, die Typen der elektromagnetischen Spektren, welche vom Material absorbiert werden, gesteuert werden können.
Allgemein wird eine Bandlücke von 1,5 eV bis 1,8 eV für eine Verbindung benötigt, um elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum zu absorbieren (d.h., nicht reflektieren), und elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum zu reflektieren. Ohne Veränderung erfüllt Bulk-CuO diese Anforderungen nicht. Bulk-CuO weist eine berichtete Bandlücke von 2,0 eV und eine Schwärzung von 120 auf. Diese Bandlücke ist außerhalb der 1,5 eV bis 1,8 eV, wobei angenommen wird, dass die elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum reflektiert wird. Ferner, wie vorstehend mit Bezug zu 2 angemerkt, ist eine Schwärzung von 120 deutlich geringer als die Schwärzung von 170 für Ruß. Dementsprechend wird in den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen CuO durch Verringerung der Partikelgröße des CuO verändert, um die Bandlücke von CuO zu verringern, und die Schwärzung von CuO zu erhöhen.
Wie vorstehend angemerkt, ist Bulk-CuO nicht als ein Farbstoff geeignet, welcher elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum absorbiert (d.h. nicht reflektiert), und welcher elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- oder LiDAR-Spektrum reflektiert, wie angegeben durch seine Bandlücke von ungefähr 2,0 eV. Gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen bewirkt jedoch das Verringern der Größe der CuO-Partikel dass sich die Bandlücke verringert und sich die Schwärzung der CuO-Partikel erhöht. Gemäß den Ausführungsformen werden die Bulk-CuO-Partikel auf Partikel im Nanobereich verringert (hier auch als „Nanopartikel“ bezeichnet). Diese Verringerung der Größe der Bulk-CuO-Partikel kann durch jegliches geeignetes Verfahren, wie Mahlen, Kugel-Mahlen, Strahl-Mahlen, und ähnliches vorgenommen werden. In den Ausführungsformen werden die Bulk-CuO-Partikel verringert, um eine Kristallgröße aufzuweisen, welche weniger als oder gleich 100 nm ist, wie weniger als oder gleich 95 nm, kleiner als oder gleich 90 nm, kleiner als oder gleich 85 nm, kleiner als oder gleich 80 nm, kleiner als oder gleich 75 nm, kleiner als oder gleich 70 nm, kleiner als oder gleich 65 nm, kleiner als oder gleich 60 nm, kleiner als oder gleich 55 nm, kleiner als oder gleich 50 nm, kleiner als oder gleich 45 nm, kleiner als oder gleich 40 nm, kleiner als oder gleich 35 nm, kleiner als oder gleich 30 nm, kleiner als oder gleich 25 nm, kleiner als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 15 nm, oder kleiner als oder gleich 10 nm.
In den Ausführungsformen werden die Bulk-CuO-Partikel verringert, um eine mittlere Partikelgröße aufzuweisen, welche kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 10 nm ist, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 50 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 45 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 40 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 35 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 30 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 25 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 20 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 15 nm und größer als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 15 nm, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 50 nm und größer als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 45 nm und größer als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 40 nm und größer als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 35 nm und größer als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 30 nm und größer als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 25 nm und größer als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 20 nm und größer als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 20 nm, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 50 nm und größer als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 45 nm und größer als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 40 nm und größer als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 35 nm und größer als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 30 nm und größer als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 25 nm und größer als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 25 nm, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 25 nm, kleiner als oder gleich 50 nm und größer als oder gleich 25 nm, kleiner als oder gleich 45 nm und größer als oder gleich 25 nm, kleiner als oder gleich 40 nm und größer als oder gleich 25 nm, kleiner als oder gleich 35 nm und größer als oder gleich 25 nm, kleiner als oder gleich 30 nm und größer als oder gleich 25 nm, kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 30 nm, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 30 nm, kleiner als oder gleich 50 nm und größer als oder gleich 30 nm, kleiner als oder gleich 45 nm und größer als oder gleich 30 nm, kleiner als oder gleich 40 nm und größer als oder gleich 30 nm, kleiner als oder gleich 35 nm und größer als oder gleich 30 nm, kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 35 nm, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 35 nm, kleiner als oder gleich 50 nm und größer als oder gleich 35 nm, kleiner als oder gleich 45 nm und größer als oder gleich 35 nm, kleiner als oder gleich 40 nm und größer als oder gleich 35 nm, kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 40 nm, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 40 nm, kleiner als oder gleich 50 nm und größer als oder gleich 40 nm, kleiner als oder gleich 45 nm und größer als oder gleich 40 nm, kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 45 nm, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 45 nm, kleiner als oder gleich 50 nm und größer als oder gleich 45 nm, kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 50 nm, sowie kleiner als oder gleich 55 nm und größer als oder gleich 50 nm, oder kleiner als oder gleich 60 nm und größer als oder gleich 55 nm. Bulk-CuO-Partikel, welche zu Nanopartikel reduziert wurden, werden hier als „CuO-Nanopartikel“ bezeichnet.
Durch Verringern der Größe der Bulk-CuO-Partikel, wie die hier offenbarte mittlere Partikelgröße, verringert sich die Bandlücke des CuO. In den Ausführungsformen ist die Bandlücke, gemessen mittels Röntgen-Photoelektronenspektroskopie („X-ray photoelectron spectroscopy“, XPS), der CuO-Nanopartikel größer als oder gleich 1,6 eV und kleiner als oder gleich 1,9 eV, sowie größer als oder gleich 1,6 eV und kleiner als oder gleich 1,8 eV, größer als oder gleich 1,6 eV und kleiner als oder gleich 1,7 eV, größer als oder gleich 1,7 eV und kleiner als oder gleich 1,9 eV, größer als oder gleich 1,7 eV und kleiner als oder gleich 1,8 eV, größer als oder gleich 1,7 eV und kleiner als oder gleich 1,9 eV, größer als oder gleich 1,7 eV und kleiner als oder gleich 1,8 eV, oder größer als oder gleich 1,8 eV und kleiner als oder gleich 1,9 eV. Ohne an irgendeine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die durch Verringerung der Bulk-CuO zu CuO-Nanopartikel bewirkte Oberflächendefekte bzw. Oberflächenfehlstellen die Bandlücke der CuO-Nanopartikel im Vergleich zur Bandlücke der Bulk-CuO-Partikel verringert. Es wird ferner angenommen, dass je kleiner die mittlere Kristallgröße der CuO-Nanopartikel ist, desto geringer wird die Bandlücke der CuO-Nanopartikel. Deshalb ist durch Verringern der Bulk-CuO-Partikel zu CuO-Nanopartikel gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen die Bandlücke der CuO-Nanopartikel innerhalb des Bereichs, welcher elektromagnetische Strahlung innerhalb des Nah-IR- und LiDAR-Spektrums reflektiert, wie wenn sie eine Bandlücke, welche zwischen 1,5 eV und 2,0 eV oder zwischen 1,5 eV und 1,8 eV ist, aufweisen.
Die Schwärzung (d.h. ein Maß der Schwärzung bzw. Schwärze) nimmt auch zu, wenn die Größe des Bulk-CuO abnimmt. Dementsprechend ist in den Ausführungsformen die Schwärzung der CuO-Nanopartikel größer als oder gleich 130 und kleiner als oder gleich 145, sowie größer als oder gleich 133 und kleiner als oder gleich 145, größer als oder gleich 135 und kleiner als oder gleich 145, größer als oder gleich 138 und kleiner als oder gleich 145, größer als oder gleich 140 und kleiner als oder gleich 145, größer als oder gleich 143 und kleiner als oder gleich 145, größer als oder gleich 130 und kleiner als oder gleich 143, größer als oder gleich 133 und kleiner als oder gleich 143, größer als oder gleich 135 und kleiner als oder gleich 143, größer als oder gleich 138 und kleiner als oder gleich 143, größer als oder gleich 140 und kleiner als oder gleich 143, größer als oder gleich 130 und kleiner als oder gleich 140, größer als oder gleich 133 und kleiner als oder gleich 140, größer als oder gleich 135 und kleiner als oder gleich 140, größer als oder gleich 138 und kleiner als oder gleich 140, größer als oder gleich 130 und kleiner als oder gleich 138, größer als oder gleich133 und kleiner als oder gleich 138, größer als oder gleich 135 und kleiner als oder gleich 138, größer als oder gleich 130 und kleiner als oder gleich 135, größer als oder gleich 133 und kleiner als oder gleich 135, oder größer als oder gleich 130 und kleiner als oder gleich 133. Selbst beim Anstieg der Schwärzung durch Verringerung der Partikelgröße von Bulk-CuO, ist die Schwärzung der CuO-Nanopartikel kleiner als was für bestimmte Anwendungen, wie Farben bzw. Lacke generell, und insbesondere Automobil-Farbe bzw. Automobil-Lacke gewünscht wird.
Gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen, wird die geringe Schwärzung der CuO-Nanopartikel (im Vergleich zur 170er Schwärzung von Ruß) durch Ablagerung bzw. Abscheidung einer CuO-Schicht auf der Oberfläche der Partikel, welche eine größere Schwärzung als die Schwärzung der CuO-Nanopartikel aufweisen, erreicht. Gemäß den Ausführungsformen wird CuO auf Ruß oder Kobaltoxid (Co₃O₄)-Partikeln abgeschieden, um die Schwärzung zu verbessern. Wie vorstehend offenbart, weist Ruß eine sehr hohe Schwärzung auf. Die Partikel des Co₃O₄ sind auch bekannt, dass sie eine hohe Schwärzung aufweisen, wie eine Schwärzung, welche höher bzw. größer als die Schwärzung der CuO-Nanopartikel ist.
Die Wirkung eines Systems, welches eine auf Ruß oder Co₃O₄-Partikel aufgebrachte CuO-Schicht aufweist, wird mit Bezug zu 3 beschrieben. Das Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem 300 umfasst Kupferoxid-beschichtete Partikel 310, welche Ruß oder mit einer Schicht von CuO 312 beschichtete Co₃O₄-Partikel 311 umfassen. Wie in 3 gezeigt, gemäß den Ausführungsformen, wird das CuO 312 auf der äußeren Oberfläche der größeren Ruß- oder Co₃O₄-Partikel 311, welche eine Partikelgröße von größer als oder gleich 1 µm und kleiner als oder gleich 10 µm aufweisen, abgeschieden. Wie in 3 gezeigt, können die Kupferoxid-beschichtete Partikel 310 in einem transparenten Träger 330, welcher nicht beschränkt ist und jeglicher geeignete Träger für eine gewünschte Anwendung sein kann, suspendiert sein. Der Träger 330 wird ferner im Detail beschrieben. Elektromagnetische Strahlung sowohl im sichtbaren Spektrum 340 als auch elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum 350, welche auf das Kupferoxid-beschichtete Partikel-System 300 einfällt, tritt in das Kupferoxid-beschichtete Partikel-System 300 und passiert den transparenten Träger 330, wo es in einen Kupferoxid-beschichteten Partikel 310 einfällt. Ein Abschnitt der elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren Spektrum 340 wird durch das Kupferoxid 312 absorbiert, und ein Abschnitt der elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren Spektrum 340 wird durch das Kupferoxid 312 übertragen und wird auf den Ruß- oder Kobaltoxid-Partikel 311 einfallen. Der Abschnitt der elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren Spektrum 340, welcher in den Ruß- oder Kobaltoxid-Partikel 311 einfällt, wird durch den Ruß- oder Kobaltoxid-Partikel 311 derart absorbiert, dass kaum bis keine elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum 340 aus dem Kupferoxid-beschichtetes Partikelsystems 300 reflektiert.
Die elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum 350, welche in den Kupferoxid-beschichteten Partikel 310 einfällt, wird durch das Kupferoxid 312 reflektiert, sodass eine Mehrheit der elektromagnetischen Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum 350 aus dem Kupferoxid-beschichteten Partikelsystem 300 reflektiert wird. Jegliche elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum 350, welche nicht durch das Kupferoxid 312 absorbiert wird, wird durch die Ruß- oder Kobaltoxid-Partikel 311 reflektiert.
Es besteht ein inverser Zusammenhang zwischen der Menge an Kupferoxid 312 auf den Kupferoxid-beschichteten Partikeln 310 und der Schwärzung der Kupferoxid-beschichteten Partikel 310. Mit anderen Worten, je kleiner der Gehalt von Kupferoxid 312 in den Kupferoxid-beschichteten Partikeln 310, desto größer die Schwärzung. Es besteht jedoch ein direkter Zusammenhang zwischen der Menge von Kupferoxid 312 in den Kupferoxid-beschichteten Partikeln 310 und dem Reflexionsgrad der elektromagnetischen Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum. Mit anderen Worten, je größer die Menge des Kupferoxids 312 in den Kupferoxid-beschichteten Partikeln 310, desto mehr elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum wird reflektiert. Dementsprechend treffen die Ausführungsformen der Kupferoxid-beschichteten Partikel 310 eine Balance zwischen der Menge von Kupferoxid 312 und Ruß oder Kobaltoxid 311.
In den Ausführungsformen kann der Kupferoxid-beschichtete Partikel 310 Kupferoxid 312 in Mengen von größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.% umfassen, basierend auf dem Gesamtgewicht des Kupferoxid-beschichteten Partikels 310, sowie größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 60,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 70,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 80,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 60,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 70,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 25,0 Gew.% und weniger als oder gleich 75,0 Gew.%, größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 60,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 40,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 40,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 40,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 40,0 Gew.%, größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 30,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 30,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 30,0 Gew.%, größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 20,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 20,0 Gew.%, oder größer als oder gleich 1,0 Gew.% und weniger als oder gleich 10,0 Gew.%.
In den Ausführungsformen kann das Kupferoxid-beschichtete Partikel 310 Ruß oder Kobaltoxid 311 in Mengen von mehr als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.% umfassen, basierend auf dem Gesamtgewicht des Kupferoxid-beschichteten Partikels 310, sowie größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.%, größer als oder gleich 60,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.%, größer als oder gleich 70,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.%, größer als oder gleich 80,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.%, größer als oder gleich 90,0 Gew.% und weniger als oder gleich 99,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 60,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 70,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 80,0 Gew.% und weniger als oder gleich 90,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 60,0 Gew.% und kleiner als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 70,0 Gew.% und weniger als oder gleich 80,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 60,0 Gew.% und weniger als oder gleich 70,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 50,0 Gew.% und weniger als oder gleich 60,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 40,0 Gew.% und weniger als oder gleich 50,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 40,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 40,0 Gew.%, größer als oder gleich 30,0 Gew.% und weniger als oder gleich 40,0 Gew.%, größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 30,0 Gew.%, größer als oder gleich 20,0 Gew.% und weniger als oder gleich 30,0 Gew.%, oder größer als oder gleich 10,0 Gew.% und weniger als oder gleich 20,0 Gew.%.
Entsprechend den Ausführungsformen weist der Kupferoxid-beschichtete Partikel 310 eine Schwärzung auf, bevor ein Firnis bzw. ein Klarlack aufgetragen wird, welche größer als oder gleich 150 und weniger als oder gleich 165 ist, sowie größer als oder gleich 152 und weniger als oder gleich 165, größer als oder gleich 155 und weniger als oder gleich 165, größer als oder gleich 158 und weniger als oder gleich 165, größer als oder gleich 160 und weniger als oder gleich 165, größer als oder gleich 162 und weniger als oder gleich 165, größer als oder gleich 150 und weniger als oder gleich 162, größer als oder gleich 152 und weniger als oder gleich 162, größer als oder gleich 155 und weniger als oder gleich 162, größer als oder gleich 158 und weniger als oder gleich 162, größer als oder gleich 160 und weniger als oder gleich 162, größer als oder gleich 150 und weniger als oder gleich 160, größer als oder gleich 152 und weniger als oder gleich 160, größer als oder gleich 155 und weniger als oder gleich 160, größer als oder gleich 158 und weniger als oder gleich 160, größer als oder gleich 150 und weniger als oder gleich 158, größer als oder gleich 152 und weniger als oder gleich 158, größer als oder gleich 155 und weniger als oder gleich 158, größer als oder gleich 150 und weniger als oder gleich 155, größer als oder gleich 152 und weniger als oder gleich 155, oder größer als oder gleich 150 und weniger als oder gleich 152.
Die Schwärzung einer Ausführungsform des Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxids, im Vergleich zu anderen Materialien vor dem Auftragen eines Firnisses bzw. eines Klarlacks, ist in 4A gezeigt. Wie aus 4A ersichtlich weisen sowohl der Standard (STD), Ruß, als auch das unbeschichtete Kobaltoxid (Co₃O₄) eine Schwärzung um 165 auf; dies ist der Standard für Pigmente, welche in echten Schwarzanwendungen verwendet wird, wie die Verwendung von Farben bzw. Lacken allgemein, und insbesondere in einer Automobil-Farbe. 4A zeigt, dass die Schwärzung von Cool Black bzw. kühlem Schwarz (ein Chrom-basiertes Pigment, welches herkömmlich in Anwendungen verwendet wird), Bulk-CuO, und CuO-Nanopartikel (Nano-CuO) jegliche unter den Standard für Pigmente, welche im echten Schwarzanwendungen verwendet wird, fallen. Kupferoxid-beschichtetes Kobaltoxid (CuO-Co₃O₄) weist eine Schwärzung auf, welche jedoch ähnlich zum Standard für Pigmente ist, welcher in echten Schwarzanwendungen, wie Verwendung in Farben bzw. Lacke allgemein, und insbesondere als ein Automobil-Lack, verwendet wird.
Die Schwärzung einer Ausführungsform von Kupferoxid-beschichtetem Ruß im Vergleich zu anderen Materialien, nach dem Auftragen eines Firnisses bzw. eines Klarlacks auf die Probe, ist in 4B gezeigt. Wie aus 4B ersichtlich, weist Ruß eine Schwärzung von ungefähr 135 auf; dies ist der Standard für Pigmente, welche in echten Schwarzanwendungen, wie die Verwendung von Farben bzw. Lacken allgemein, und insbesondere in einer Automobil-Farbe bzw. in einem Automobil-Lack, verwendet wird. 4B zeigt, dass die Schwärzung von Cool Black bzw. kühlem Schwarz (ein in Anwendungen herkömmlich verwendetes Chrom-basiertes Pigment), Bulk (herkömmliches) CuO, und CuO-Nanopartikel (Nano-CuO), eine 50:50-Mischung von CuO und Ruß, eine 25:75-Mischung von CuO und Ruß fallen alle in den Standard für Pigmente, welche in echten Schwarzanwendungen verwendet werden. Ein 50:50-Verhältnis von Kupferoxid-beschichtetem Ruß und ein 25:75-Verhältnis von Kupferoxid-beschichteten Ruß weist eine Schwärzung auf, welche ähnlich ist zum Standard für Pigmente, welche in echten Schwarzanwendungen, wie die Verwendung in Farben bzw. Lacken allgemein, und insbesondere als Automobil-Farben bzw. Automobil-Lacke verwendet werden.
Ein anderer Weg zum Messen der Schwärzung eines Partikels ist durch seine Reflektivität von elektromagnetischer Strahlung innerhalb des sichtbaren Spektrums. Entsprechend den Ausführungsformen, weisen Kupferoxid-beschichtete Partikel 310 eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum auf, welche kleiner als oder gleich 5,0 % ist, gemessen mittels eines UV-Vis-NIR-Spektrophotometers, sowie kleiner als oder gleich 4,5 %, kleiner als oder gleich 4,0 %, kleiner als oder gleich 3,5 %, kleiner als oder gleich 3,0 %, kleiner als oder gleich 2,5 %, kleiner als oder gleich 2,0 %, kleiner als oder gleich 1,5 %, kleiner als oder gleich 1,0 %, oder kleiner als oder gleich 0,5 %. In einer oder mehreren Ausführungsformen weisen die Kupferoxid-beschichteten Partikel eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum auf, welche größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 5,0 % ist, sowie größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 4,5 %, größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 4,0 %, größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 3,5 %, größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 3,0 %, größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 2,5 %, größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 2,0 %, größer als oder gleich 0,5 % und weniger als oder gleich 1,5 %, größer als oder gleich 0,5 % und weniger als oder gleich 1,0 %, größer als oder gleich 1,0 % und kleiner als oder gleich 5,0 %, größer als oder gleich 1,0 % und weniger als oder gleich 4,5 %, größer als oder gleich 1,0 % und kleiner als oder gleich 4,0 %, größer als oder gleich 1,0 % und kleiner als oder gleich 3,5 %, größer als oder gleich 1,0 % und kleiner als oder gleich 3,0 %, größer als oder gleich 1,0 % und kleiner als oder gleich 2,5 %, größer als oder gleich 1,0 % und kleiner als oder gleich 2,0 %, größer als oder gleich 1,0 % und kleiner als oder gleich 1,5 %, mehr als oder gleich 1,5 % und kleiner als oder gleich 5,0 %, größer als oder gleich 1,5 % und kleiner als oder gleich 4,5 %, größer als oder gleich 1,5 % und kleiner als oder gleich 4,0 %, größer als oder gleich 1,5 % und kleiner als oder gleich 3,5 %, größer als oder gleich 1,5 % und kleiner als oder gleich 3,0 %, größer als oder gleich 1,5 % und kleiner als oder gleich 2,5 %, größer als oder gleich 1,5 % und kleiner als oder gleich 2,0 %, größer als oder gleich 2,0 % und kleiner als oder gleich 5,0 %, größer als oder gleich 2,0 % und kleiner als oder gleich 4,5 %, größer als oder gleich 2,0 % und kleiner als oder gleich 4,0 %, größer als oder gleich 2,0 % und kleiner als oder gleich 3,5 %, größer als oder gleich 2,0 % und kleiner als oder gleich 3,0 %, größer als oder gleich 2,0 % und kleiner als oder gleich 2,5 %, größer als oder gleich 2,5 % und kleiner als oder gleich 5,0 %, größer als oder gleich 2,5 % und kleiner als oder gleich 4,5 %, größer als oder gleich 2,5 % und kleiner als oder gleich 4,0 %, größer als oder gleich 2,5 % und kleiner als oder gleich 3,5 %, größer als oder gleich 2,5 % und kleiner als oder gleich 3,0 %, größer als oder gleich 3,0 % und weniger als oder gleich 5,0 %, größer als oder gleich 3,0 % und kleiner als oder gleich 4,5 %, größer als oder gleich 3,0 % und kleiner als oder gleich 4,0 %, größer als oder gleich 3,0 % und kleiner als oder gleich 3,5 %, größer als oder gleich 3,5 % und kleiner als oder gleich 5,0 %, größer als oder gleich 3,5 % und kleiner als oder gleich 4,5 %, größer als oder gleich 3,5 % und kleiner als oder gleich 4,0 %, größer als oder gleich 4,0 % und kleiner als oder gleich 5,0 %, größer als oder gleich 4,0 % und kleiner als oder gleich 4,5 %, oder größer als oder gleich 4,5 % und kleiner als oder gleich 5,0 %.
Kupferoxid-beschichtete Partikel gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen reflektieren auch elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum, zusätzlich zum Absorbieren der elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren Spektrum. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen weisen die Kupferoxid-beschichteten Partikel eine Reflektivität von für elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum auf, welche größer als oder gleich 5 % ist, sowie größer als oder gleich 10 %, größer als oder gleich 15 %, größer als oder gleich 20 %, größer als oder gleich 25 %, größer als oder gleich 30 %, größer als oder gleich 35 %, größer als oder gleich 40 %, größer als oder gleich 45 %, größer als oder gleich 50 %, größer als oder gleich 60 %, oder größer als oder gleich 65 %. In einer oder mehreren Ausführungsformen weisen die Kupferoxid-beschichteten Partikel eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum auf, welche größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 65 % ist, sowie größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 60 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 55 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 50 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 45 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 40 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 35 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 30 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 25 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 20 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 15 %, größer als oder gleich 5 % und weniger als oder gleich 10 %. In einer oder mehreren Ausführungsformen weisen die Kupferoxid-beschichtete Partikel eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum auf, welche größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 65 % ist, sowie größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 60 %, größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 55 %, größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 50 %, größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 45 %, größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 40 %, größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 35 %, größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 30 %, größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 25 %, größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 20 %, oder größer als oder gleich 10 % und weniger als oder gleich 15 %.
Verfahren zur Bildung von Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen werden nun beschrieben. Ein Verfahren zur Abscheidung von Kupferoxid auf Kobaltoxid ist Atomlagenabscheidung („atomic layer deposition“, ALD). ALD ist eine Abscheidungstechnik, welche eine aufeinanderfolgende Anwendung von chemischen Gasphasen-Prozessen verwendet. ALD verwendet Reaktionen mit zwei chemischen Präkursoren bzw. Vorläufern, welche mit der Oberfläche von Kobaltoxid-Partikeln in einer aufeinanderfolgenden, selbstlimitierenden Weise reagieren. Durch das wiederholte Aussetzen an die separaten chemischen Präkursoren wird ein Film von Kupferoxid langsam auf den Kobaltoxid-Partikeln abgeschieden. Zum Beispiel reagieren die ersten Präkursoren mit reaktiven Zentren bzw. Stellen auf der Oberfläche des Kobaltoxid-Partikels, und überschüssiger erster Präkursor wird aus dem System gespült. Sobald der überschüssige erste Präkursor ausgespült ist, wird der zweite Präkursor in das System eingeführt. Der zweite Präkursor reagiert mit dem ersten Präkursor, um die Kupferoxid-Schicht auf der Oberfläche des Kobaltoxids zu bilden, und überschüssiger zweiter Präkursor bzw. Vorläufer wird aus dem System gespült. Geeignete Kupfer-Präkursoren gemäß den Ausführungsformen umfassen Cu(NO₃)₂, CuCl₂, CuSO₄, Cu(CH₃COO)₂), und Kombinationen derselben.
Obwohl ALD ein technisch geeignetes Verfahren für die Abscheidung von Kupferoxid auf der Oberfläche von Kobaltoxid ist, sind die ALD-Prozesse kostenintensiv, zeitaufwändig, und schwer auf handelsüblich rentable Niveaus zu skalieren. Deshalb umfassen andere Verfahren zur Abscheidung von Kupferoxid auf Kobaltoxid nasschemische Verfahren.
Ein erstes nasschemisches Verfahren gemäß den Ausführungsformen, welches verwendet werden kann, startet mit einer Lösung von Kupfernitrat (Cu(NO₃)₂), welche eine Konzentration von mehr als oder gleich 0,0001 M und weniger als oder gleich 0,1 M und Kobaltoxid (Co₃O₄)-Partikel in der Lösung von Cu(NO₃)₂ aufweist. Zu dieser Lösung wird Natriumhydroxid (NaOH) bei einer Konzentration von mehr als oder gleich 0,1 M und weniger als oder gleich 1 M als ein Fällungsagens bzw. Fällungsmittel zugegeben. Das Cu(NO₃)₂ und das NaOH Fällungsmittel reagieren, um Kupferhydroxid (Cu(OH)₂) und Natriumnitrat (NaNO₃)-Ausfällungen bzw. -Präzipitate zu bilden. Das Cu(OH)₂ und NaNO₃ beginnen die Co₃O₄-Partikel zu beschichten, wodurch mit Cu(OH)₂ und NaNO₃ beschichtetes Co₃0₄ gebildet wird. Etwas Cu(OH)₂ und/oder NaNO₃ fällt von der Lösung aus. Entsprechend den Ausführungsformen wird die Mischung bei Raumtemperatur über Nacht aufbewahrt (wie von mehr als oder gleich acht bis weniger als oder gleich fünfzehn Stunden). Das NaNO₃ auf dem Co₃O₄-Partikel wird durch Waschen mit Wasser, Ethanol, oder einer Mischung von Wasser und Ethanol entfernt. Nach dem Waschen mit Wasser und Ethanol, wurde die Lösung gefiltert bzw. filtriert, um Cu(OH₂)-beschichtetes Co₃O₄ zu erhalten. Das Cu(OH)₂-beschichtete Co₃O₄ wird dann bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden getrocknet.
Entsprechend den Ausführungsformen wird das Cu(OH)_2-beschichtete Co₃0₄ bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 140 °C getrocknet, sowie mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 135 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 110 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 110 °C, oder mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 105 °C.
Gemäß den Ausführungsformen wird das Cu(OH)₂-beschichtete Co₃O₄ für eine Dauer von mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden getrocknet, sowie mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,0 Stunden.
Das getrocknete Cu(OH)₂-beschichtete Co₃O₄ wird gemäß den Ausführungsformen bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 470 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden kalziniert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen wird das getrocknete Cu(OH)_2-beschichtete Co₃0₄ bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 470 °C kalziniert, sowie mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 460 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 465 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 460 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 440 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 440 °C, oder mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 435 °C.
Entsprechend den Ausführungsformen wird das getrocknete Cu(OH)_2-beschichtete Co₃O₄ für eine Dauer von mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden kalziniert, sowie mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,0 Stunden.
Nach dem Kalzinieren von Kupferoxid wurden (CuO)-beschichtete Kobaltoxid (Co₃O₄)-Partikel erhalten.
Ein zweites nasschemisches Verfahren, welches entsprechend den Ausführungsformen verwendet werden kann, beginnt mit einer Lösung von Kupfernitrat (Cu(NO₃)₂), welche eine Konzentration von mehr als oder gleich 0,0001 M und weniger als oder gleich 0,1 M und Kobaltoxid (Co₃O₄)-Partikel in der Lösung von Cu(NO₃)₂ aufweist. Zu dieser Lösung wird Natriumcarbonat (NaCO₃) als ein Fällungsmittel zugegeben. Das Cu(NO₃)₂ und das NaCO₃ Fällungsmittel reagieren, um Kupfercarbonat (CuCO₃) und Natriumnitrat (NaNO₃)-Präzipitate zu bilden. Das CuCO₃ und NaNO₃ beginnen, die Co₃O₄-Partikel zu beschichten, wodurch mit CuCO₃ und NaNO₃ beschichtetes Co₃0₄ gebildet wird. Etwas CuCO₃ und/oder NaNO₃ fallen aus der Lösung aus. Gemäß den Ausführungsformen kann die Mischung bei Raumtemperatur (wie von mehr als oder gleich 20 °C und weniger als oder gleich 25 °C) über Nacht (wie mehr als oder gleich acht Stunden und weniger als oder gleich fünfzehn Stunden) aufbewahrt werden. Das NaNO₃ auf dem Co₃O₄-Partikel wird durch Waschen mit Wasser, Ethanol, oder einer Mischung aus Wasser und Ethanol entfernt. Nach dem Waschen mit Wasser und Ethanol wurde die Lösung filtriert, um CuCO₃-beschichtetes Co₃0₄ zu erhalten. Das CuCO₃-beschichtete Co₃O₄ wird dann bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden getrocknet.
Gemäß den Ausführungsformen wird das CuCO₃-beschichtete Co₃0₄ bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 140 °C getrocknet, sowie mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 135 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 110 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 110 °C, oder mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 105 °C.
Gemäß den Ausführungsformen wird das CuCO₃-beschichtete Co₃O₄ für eine Dauer von mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden getrocknet, sowie mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,0 Stunden.
Das getrocknete CuCO₃-beschichtete Co₃0₄ wird gemäß den Ausführungsformen bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 470 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden kalziniert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen wird das getrocknete Cu(OH)_2-beschichtete Co₃0₄ bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 470 °C kalziniert, sowie mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 460 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 465 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 460 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 440 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 440 °C, oder mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 435 °C.
Gemäß den Ausführungsformen wird das getrocknete C_uCO₃-beschichtete Co₃O₄ für eine Dauer von mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden kalziniert, sowie mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,0 Stunden.
Nach der Kalzinierung wurden die Kupferoxid (CuO)-beschichteten Kobaltoxid (Co₃O₄)-Partikel erhalten. Gemäß den Ausführungsformen kann der Co₃O₄-Partikel, welcher ursprünglich in der Cu(NO₃)₂-Lösung vorlag, mit einer Kobaltnitrat (Co(NO₃)₂)-Lösung ersetzt werden. Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen ist das Verhältnis von Kobalt zu Kupfer mehr als oder gleich 1:1 und weniger als oder gleich 9:1, sowie mehr als oder gleich 1:1 und weniger als oder gleich 8:1, mehr als oder gleich 1:1 und weniger als oder gleich 7:1, mehr als oder gleich 1:1 und weniger als oder gleich 6:1, mehr als oder gleich 1:1 und weniger als oder gleich 5:1, mehr als oder gleich 1:1 und weniger als oder gleich 4:1, mehr als oder gleich 1:1 und weniger als oder gleich 3:1, oder mehr als oder gleich 1:1 und weniger als oder gleich 2:1. Gemäß den Ausführungsformen umfassen die Präzipitationsagentien bzw. Fällungsmittel NaOH, Na₂CO₃, (NH₄)₂CO₃, und Mischungen derselben.
Ein drittes nasschemisches Verfahren, welches entsprechend den Ausführungsformen verwendet werden kann, beginnt mit einer Lösung von Kupfernitrat (Cu(NO₃)₂), welche eine Konzentration von mehr als oder gleich 0,0001 M und weniger als oder gleich 0,1 M und Kobaltoxid (Co₃O₄)-Partikel in der Lösung von Cu(NO₃)₂ aufweist. Zu dieser Lösung wird Ammoniumcarbonat ((NH₄)₂CO₃) als ein Fällungsmittel bzw. Präzipitationsagens zugegeben. In diesem nasschemischen Verfahren wird ein Ammonium-basiertes Fällungsmittel anstatt des Natrium-basierten Fällungsmittels des ersten und des zweiten nasschemischen Verfahrens verwendet. Die durch das Natrium-basierte Fällungsmittel gebildeten Natrium-basierten Ausfällungen bzw. Präzipitate können Reaktionen stören und die Ausbeute an CuO-beschichtetem Co₃O₄ verringern. Das Cu(NO₃)₂ und das (NH₄)₂CO₃-Fällungsmittel reagieren, um Kupfercarbonat (CuCO₃)- und Ammoniumnitrat ((NH₄)₂NO₃)-Ausfällungen zu bilden. Das CuCO₃ und (NH4)2N03 beginnen, die Co₃O₄-Partikel zu beschichten, wodurch CuCO₃ und (NH₄)₂NO₃beschichtetes Co₃0₄ gebildet wird. Etwas CuCO₃ und/oder (NH₄)₂NO₃ fallen aus der Lösung aus. Gemäß den Ausführungsformen kann die Mischung bei Raumtemperatur (wie von mehr als oder gleich 20 °C und weniger als oder gleich 25 °C) über Nacht (wie mehr als oder gleich acht Stunden und weniger als oder gleich fünfzehn Stunden) aufbewahrt werden. Das (NH₄)₂NO₃ auf dem Co₃O₄-Partikel wird durch Waschen mit Wasser, Ethanol, oder einer Mischung aus Wasser und Ethanol entfernt. Nach dem Waschen mit Wasser und Ethanol, wurde die Lösung filtriert, um CuCO₃-beschichtetes Co₃0₄ zu erhalten. Das CuCO₃-beschichtete Co₃0₄ wird dann bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden getrocknet.
Gemäß den Ausführungsformen wird das CuCO₃-beschichtete Co₃O₄ bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 140 ° C getrocknet, sowie mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 135 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 110 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 110 °C, oder mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 105 °C.
Gemäß den Ausführungsformen wird das CuCO₃-beschichtete Co₃O₄ für eine Dauer von mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden getrocknet, sowie mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,0 Stunden.
Das getrocknete C_uCO₃-beschichtete Co₃0₄ wird gemäß den Ausführungsformen bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 470 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden kalziniert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen wird das getrocknete Cu(OH)_2-beschichtete Co₃0₄ bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 470 °C kalziniert, sowie mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 460 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 465 °C und weniger als oder gleich 470 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 460 °C und weniger als oder gleich 465 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 455 °C und weniger als oder gleich 460 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 450 °C und weniger als oder gleich 455 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 445 °C und weniger als oder gleich 450 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 440 °C und weniger als oder gleich 445 °C, mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 440 °C, mehr als oder gleich 435 °C und weniger als oder gleich 440 °C, oder mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 435 °C.
Entsprechend den Ausführungsformen wird das getrocknete C_uCO₃-beschichtete Co₃0₄ für eine Dauer von mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden kalziniert, sowie mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 4,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 4,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 3,5 Stunden und weniger als oder gleich 4,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 3,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 2,5 Stunden und weniger als oder gleich 3,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 2,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 1,5 Stunden und weniger als oder gleich 2,0 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 1,0 Stunden und weniger als oder gleich 1,5 Stunden, mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 1,0 Stunden.
Nach dem Kalzinieren wurden Kupferoxid (CuO)-beschichtete Kobaltoxid (Co₃O₄)-Partikel erhalten.
Nun werden die Verfahren zur Bildung von Kupferoxid (CuO)-beschichteten RußPartikeln beschrieben.
Eine dünne Schicht von CuO kann auf die Oberfläche von Ruß durch ALD, ähnlich zum vorstehend beschriebenen Verfahren zum vorstehend beschriebenen Abscheiden von CuO auf Co₃0₄ aufgetragen werden, aber durch Verwenden des vorstehend offenbarten Präkursors bzw. Vorläufers, um das CuO auf ein Ruß-Partikel abzuscheiden.
Wie vorstehend offenbart, obwohl ALD ein technisch geeignetes Verfahren zum Abscheiden von Kupferoxid auf der Oberfläche von Ruß ist, sind ALD-Prozesse kostenintensiv, zeitaufwändig, und schwer auf handelsübliche brauchbare Niveaus zu skalieren. Deshalb umfassen andere Verfahren zum Abscheiden von Kupferoxid auf Ruß nasschemische Verfahren.
Ein nasschemisches Verfahren, welches entsprechend den Ausführungsformen verwendet werden kann, beginnt mit einer Lösung von Kupfernitrat (Cu(NO₃)₂), welche eine Konzentration von mehr als oder gleich 0,0001 M und weniger als oder gleich 0,1 M und Ruß-Partikel in der Lösung von Cu(NO₃)₂ aufweist. Zu dieser Lösung wird NaCO₃, (NH₄)₂CO₃, oder NaOH als ein Fällungsmittel zugegeben. Bestimmte Verhältnisse von Cu(NO₃)₂ und dem Fällungsmittel werden reagieren, um Cu(OH)₂ oder CuCO₃ (abhängig vom Fällungsmittel bzw. Fällungsagens) und NaNO₃ oder (NH₄)₂NO₃ Fällungen (abhängig vom Fällungsagens) zu bilden. Das (Cu(OH)₂) und/oder CuCO₃ beschichtet die Ruß-Partikel. Anschließend wird das NaNO₃ und/oder (NH₄)₂NO₃ durch Waschen des Präzipitats mit Wasser und Ethanol entfernt. Die Lösung kann dann filtriert werden, um Cu(OH)₂-beschichteten Ruß oder CuCO₃-beschichteten Ruß zu erhalten. Dann wird das Präzipitat bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden getrocknet.
Gemäß den Ausführungsformen wird der CuCO₃ und/oder Cu(OH)₂-beschichtete Ruß bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 140 °C getrocknet, sowie mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 135 °C und weniger als oder gleich 140 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 130 °C und weniger als oder gleich 135 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 125 °C und weniger als oder gleich 130 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 120 °C und weniger als oder gleich 125 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 115 °C und weniger als oder gleich 120 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 110 °C und weniger als oder gleich 115 °C, mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 110 °C, mehr als oder gleich 105 °C und weniger als oder gleich 110 °C, oder mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 105 °C.
Gemäß den Ausführungsformen wird das CuCO₃ und/oder Cu(OH)₂-beschichtete Ruß für eine Dauer von mehr als oder gleich 6 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden getrocknet, sowie mehr als oder gleich 7 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden, mehr als oder gleich 8 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden, mehr als oder gleich 9 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden, mehr als oder gleich 10 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden, mehr als oder gleich 11 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden, mehr als oder gleich 12 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden, mehr als oder gleich 13 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden, mehr als oder gleich 14 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden, mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich6 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich 7 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich 8 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich 9 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich 10 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich 11 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich 12 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich 13 Stunden und weniger als oder gleich 14 Stunden, mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 13 Stunden, mehr als oder gleich 6 Stunden und weniger als oder gleich 13 Stunden, mehr als oder gleich 7 Stunden und weniger als oder gleich 13 Stunden, mehr als oder gleich 8 Stunden und weniger als oder gleich 13 Stunden, mehr als oder gleich 9 Stunden und weniger als oder gleich 13 Stunden, mehr als oder gleich 10 Stunden und weniger als oder gleich 13 Stunden, mehr als oder gleich 11 Stunden und weniger als oder gleich 13 Stunden, mehr als oder gleich 12 Stunden und weniger als oder gleich 13 Stunden, mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 12 Stunden, mehr als oder gleich 6 Stunden und weniger als oder gleich 12 Stunden, mehr als oder gleich 7 Stunden und weniger als oder gleich 12 Stunden, mehr als oder gleich 8 Stunden und weniger als oder gleich 12 Stunden, mehr als oder gleich 9 Stunden und weniger als oder gleich 12 Stunden, mehr als oder gleich 10 Stunden und weniger als oder gleich 12 Stunden, mehr als oder gleich 11 Stunden und weniger als oder gleich 12 Stunden, mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 11 Stunden, mehr als oder gleich 6 Stunden und weniger als oder gleich 11 Stunden, mehr als oder gleich 7 Stunden und weniger als oder gleich 11 Stunden, mehr als oder gleich 8 Stunden und weniger als oder gleich 11 Stunden, mehr als oder gleich 9 Stunden und weniger als oder gleich 11 Stunden, mehr als oder gleich 10 Stunden und weniger als oder gleich 11 Stunden, mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 10 Stunden, mehr als oder gleich 6 Stunden und weniger als oder gleich 10 Stunden, mehr als oder gleich 7 Stunden und weniger als oder gleich 10 Stunden, mehr als oder gleich8 Stunden und weniger als oder gleich 10 Stunden, mehr als oder gleich 9 Stunden und weniger als oder gleich 10 Stunden, mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 9 Stunden, mehr als oder gleich 6 Stunden und weniger als oder gleich 9 Stunden, mehr als oder gleich 7 Stunden und weniger als oder gleich 9 Stunden, mehr als oder gleich 8 Stunden und weniger als oder gleich 9 Stunden, mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 8 Stunden, mehr als oder gleich 6 Stunden und weniger als oder gleich 8 Stunden, mehr als oder gleich 7 Stunden und weniger als oder gleich 8 Stunden, mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 7 Stunden, mehr als oder gleich 6 Stunden und weniger als oder gleich 7 Stunden, oder mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 6 Stunden.
Der getrocknete CuCO₃ und/oder Cu(OH)₂-beschichtete Ruß wird gemäß den Ausführungsformen bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 300 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden kalziniert. Aus dieser Kalzinierung wird CuO-beschichteter Ruß erhalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen wird der getrocknete CuCO₃- und/oder Cu(OH)₂-beschichtete Ruß bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 300 °C kalziniert, sowie mehr als oder gleich 220 °C und weniger als oder gleich 300 °C, mehr als oder gleich 230 °C und weniger als oder gleich 300 °C, mehr als oder gleich 240 °C und weniger als oder gleich 300 °C, mehr als oder gleich 250 °C und weniger als oder gleich 300 °C, mehr als oder gleich 260 °C und weniger als oder gleich 300 °C, mehr als oder gleich 270 °C und weniger als oder gleich 300 °C, mehr als oder gleich 280 °C und weniger als oder gleich 300 °C, mehr als oder gleich 290 °C und weniger als oder gleich 300 °C, mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich 220 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich 230 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich 240 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich 250 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich 260 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich270 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich 280 °C und weniger als oder gleich 290 °C, mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 280 °C, mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 280 °C, mehr als oder gleich 220 °C und weniger als oder gleich 280 °C, mehr als oder gleich 230 °C und weniger als oder gleich 280 °C, mehr als oder gleich 240 °C und weniger als oder gleich 280 °C, mehr als oder gleich 250 °C und weniger als oder gleich 280 °C, mehr als oder gleich 260 °C und weniger als oder gleich 280 °C, mehr als oder gleich 270 °C und weniger als oder gleich 280 °C, mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 270 °C, mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 270 °C, mehr als oder gleich 220 °C und weniger als oder gleich 270 °C, mehr als oder gleich 230 °C und weniger als oder gleich 270 °C, mehr als oder gleich 240 °C und weniger als oder gleich 270 °C, mehr als oder gleich 250 °C und weniger als oder gleich 270 °C, mehr als oder gleich 260 °C und weniger als oder gleich 270 °C, mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 260 °C, mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 260 °C, mehr als oder gleich 220 °C und weniger als oder gleich 260 °C, mehr als oder gleich 230 °C und weniger als oder gleich 260 °C, mehr als oder gleich 240 °C und weniger als oder gleich 260 °C, mehr als oder gleich 250 °C und weniger als oder gleich 260 °C, mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 250 °C, mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 250 °C, mehr als oder gleich 220 °C und weniger als oder gleich 250 °C, mehr als oder gleich 230 °C und weniger als oder gleich 250 °C, mehr als oder gleich 240 °C und weniger als oder gleich 250 °C, mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 240 °C, mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 240 °C, mehr als oder gleich 220 °C und weniger als oder gleich 240 °C, mehr als oder gleich 230 °C und weniger als oder gleich 240 °C, mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 230 °C, mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 230 °C, mehr als oder gleich 220 °C und weniger als oder gleich 230 °C, mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 220 °C, mehr als oder gleich 210 °C und weniger als oder gleich 220 °C, oder mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 210 °C.
Unter Verwendung des vorstehend offenbarten Verfahrens können mit zerstreuendem CuO beschichtete Ruß-Nanopartikel gebildet werden. Obwohl entweder eines oder eine Kombination von NaCO₃ NaOH, oder (NH₄)₂CO₃ im Prozess verwendet werden kann, bietet (NH₄)₂CO₃ typischerweise bessere Ausbeuten.
Nochmals bezugnehmend auf 3, wird ferner eine Ausführungsform eines Kupferoxid-beschichteten Partikelsystems 300 - wobei die Partikel Kupferoxid-beschichtetes Kobaltoxid oder Kupferoxid-beschichteter Ruß sein können - beschrieben. Gemäß den Ausführungsformen kann das Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem 300 eine Farbschicht bzw. Lackschicht mit einer Mehrzahl an Kupferoxid-beschichteten Partikeln 310 in einem Träger 330 sein. Entsprechend den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen kann der Träger 330 ein Bindemittel oder jeglicher Typ eines Lösungsmittels für ein Farbensystem bzw. Lacksystem, wie organische Lösungsmittel oder Wasser, sein. Nicht-beschränkende Beispiele von Bindemitteln umfassen Email-Farbbindemittel bzw. Lackbindemittel, Urethan-Farbbindemittel, eine Kombination von Email-Urethan-Farbbindemittel, Acryl-Bindemittel, Latex-Bindemittel, und ähnliches. Das Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem 300 kann in Ausführungsformen einem Beobachter, welcher das Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem 300 betrachtet und elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum, wie zum Beispiel elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als ungefähr 750 nm bis 1550 nm reflektiert, als eine dunkle Farbe erscheinen. Das heißt, das Nah-IR- und LiDAR-reflektierende Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem 300 weist, wenn es Sonnenlicht ausgesetzt und von einem Beobachter betrachtet wird, eine Farbe mit einer Helligkeit im CIELAB-Farbraum von weniger als oder gleich 20 auf, und reflektiert einen Mittelwert von mehr als 20 % der elektromagnetischen Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum, wie elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als ungefähr 750 nm bis 1550 nm. In Ausführungsformen reflektiert das Nah-IR- und LiDAR-reflektierende Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem 300, wenn es Sonnenlicht ausgesetzt wird, einen Mittelwert von weniger als 10 % der elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren Spektrum und weist eine Helligkeit im CIELAB-Farbraum von weniger als oder gleich 15 auf. In derartigen Ausführungsformen kann das Nah-IR- und LiDAR-reflektierende Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem 300, wenn es Sonnenlicht ausgesetzt ist, eine Helligkeit im CIELAB-Farbraum von weniger als oder gleich 10 aufweisen. Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff „Mittelwert“ einen Mittelwert von zehn (10) Reflexionsgradwerten, gleich beabstandet entlang eines spezifizierten Reflexionsgrad-Spektrums für ein Nah-IR- und LiDAR-reflektierendes dunkel-farbiges Pigment oder für das hier beschriebenes Nah-IR- und LiDAR-reflektierendes Kupferoxid-beschichtetes Partikelsystem 300. Außerdem bezeichnen die wie hier verwendeten Begriffe „reflektiert mehr als“ und „reflektiert weniger als“ jeweils „reflektiert einen Mittelwert von mehr als“ und „reflektiert einen Mittelwert oder weniger als“, soweit nicht anders gekennzeichnet.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können jedoch die Kupferoxid-beschichteten Partikel 310 eines aus einer Anzahl von verschiedenen Typen von Pigmenten und/oder Farbstoffen im Träger 330 des Kupferoxid-beschichteten Partikelsystems 300 sein. Zum Beispiel können die hier offenbarten und beschriebenen Kupferoxid-beschichteten Partikel 310 in Kombination mit anderen Typen von Pigmenten und/oder Farbstoffen, welche einem Träger zugesetzt werden, um das Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem dunkler zu machen, verwendet werden. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel können die Kupferoxid-beschichteten Partikel 310 mit herkömmlichen grünen Pigmenten einem Träger 330 zugesetzt werden, um ein dunkelgrünes Kupferoxid-beschichtetes Partikelsystem 300 zu machen. Die Kupferoxid-beschichteten Partikel 310 im dunkelgrünen Kupferoxid-beschichteten Partikelsystem 300 werden eine ausreichende Menge von Nah-IR oder LiDAR elektromagnetischer Strahlung reflektieren, sodass das dunkelgrüne Kupferoxid-beschichtete Partikelsystem 300 durch einen Nah-IR oder LiDAR-Sensor erfassbar ist. Kupferoxid-beschichtete Partikel gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen können in jeglichem Farbensystem bzw. Lacksystem verwendet werden, um die visuelle Darstellung des Farbensystems dunkler zu machen. Dementsprechend können die hier offenbarten und beschriebenen Kupferoxid-beschichteten Partikel verwendet werden, wo auch immer ein schwarzes Pigment - wie Ruß, Kobaltoxid, und Kupferoxid, und ähnliches - in Farb- oder Farbstoff-Systemen ohne Beschränkung verwendet werden.
Nun bezugnehmend auf die 6 und 7 werden hier Ausführungsformen eines Fahrzeugs „V“, welches mit einer Nah-IR- und LiDAR-reflektierenden dunkel-gefärbten Farbe, welche die hier offenbarten und beschichteten Kupferoxid-beschichteten Partikel aufweist, lackiert bzw. bestrichen ist, dargestellt. Insbesondere stellt 6 das Fahrzeug V mit einer Seitenverkleidung „S“, welche mit einer Nah-IR- und LiDAR-reflektierenden dunkel-gefärbten Farbe 50, welche die hier offenbarten und beschriebenen Kupferoxid-beschichteten Partikel umfasst, beschichtet ist, dar, und 7 stellt einen Querschnitt von einer der Seitenverkleidungen S mit der Nah-IR- und LiDAR-reflektierenden dunkel-gefärbten Farbe 50 dar. Die Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe 50 kann eine Mehrzahl an Schichten umfassen, welche Oberflächenschutz und eine gewünschte Farbe bieten. Zum Beispiel kann die Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe 50 eine Phosphat-Schicht 122, eine elektrobeschichtete Schicht 124, eine Primer-Schicht 126, eine Farbschicht 112 oder eine Farbschicht 114 (auch bekannt als ein Basislack oder eine Basislack-Schicht) und eine Firnis-Schicht 128 umfassen. Nicht-beschränkende Beispiele einer Phosphat-Schicht umfassen eine Manganphosphat-Schicht, eine Eisenphosphat-Schicht, eine Zinkphosphat-Schicht, und Kombinationen derselben. Nicht-beschränkende Beispiele einer elektrobeschichteten Schicht umfassen eine anodische elektrobeschichtete Schicht und eine kathodische elektrobeschichtete Schicht. Nicht-beschränkende Beispiele einer Primer-Schicht umfassen eine Epoxid-Primer-Schicht und eine Urethan-Primer-Schicht. Nicht-beschränkende Beispiele einer Firnis-Schicht umfassen eine Urethan-Firnis-Schicht und eine Acryl-Lack-Firnis-Schicht. Es sollte verstanden werden, dass die Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe 50 einem Betrachter, welcher die Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe 50 betrachtet und elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum, wie elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als ungefähr 750 nm bis 1550 nm reflektiert, als eine dunkle Farbe erscheint. Das heißt, die Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe 50, welche dem Sonnenlicht ausgesetzt ist und von einem Beobachter betrachtet wird, weist eine Farbe mit einer Helligkeit im CIELAB-Farbraum von weniger als oder gleich 20 auf und reflektiert mehr als 40 % der elektromagnetischen Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum, wie elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als ungefähr 750 nm bis 1550 nm. In einigen Ausführungsformen reflektiert die Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe 50, welche dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, einen Mittelwert von weniger als 10 % der elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren Spektrum und weist eine Helligkeit im CIELAB-Farbraum von weniger als oder gleich 15 auf. In derartigen Ausführungsformen kann die Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe 50, welche dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, eine Helligkeit im CIELAB-Farbraum von weniger als oder gleich 10 aufweisen.
Die Schwärzung eines Farbensystems, welches einen Firnis aufweist, kann kleiner als die Schwärzung des Pigments selber sein. Ohne an irgendeine besondere Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass weniger Licht von der glatten Oberfläche des Firnisses gestreut wird, oder der geringere Kontrast im Brechungsindex, welcher durch den Firnis verursacht wird, zum kleineren Schwärzungswert führt. Entsprechend den Ausführungsformen, weist eine Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe, welche die Kupferoxid-beschichteten Partikel aufweist, eine Schwärzung von mehr als oder gleich 100 und weniger als oder gleich 140, sowie mehr als oder gleich 105 und weniger als oder gleich 140, mehr als oder gleich 110 und weniger als oder gleich 140, mehr als oder gleich 115 und weniger als oder gleich 140, mehr als oder gleich 120 und weniger als oder gleich 140, mehr als oder gleich 125 und weniger als oder gleich 140, mehr als oder gleich 130 und weniger als oder gleich 140, mehr als oder gleich 135 und weniger als oder gleich 140, mehr als oder gleich 100 und weniger als oder gleich 135, sowie mehr als oder gleich 105 und weniger als oder gleich 135, mehr als oder gleich 110 und weniger als oder gleich 135, mehr als oder gleich 115 und weniger als oder gleich 135, mehr als oder gleich 120 und weniger als oder gleich 135, mehr als oder gleich 125 und weniger als oder gleich 135, mehr als oder gleich 130 und weniger als oder gleich 135, mehr als oder gleich 100 und weniger als oder gleich 130, sowie mehr als oder gleich 105 und weniger als oder gleich 130, mehr als oder gleich 110 und weniger als oder gleich 130, mehr als oder gleich 115 und weniger als oder gleich 130, mehr als oder gleich 120 und weniger als oder gleich 130, mehr als oder gleich 125 und weniger als oder gleich 130, mehr als oder gleich 100 und weniger als oder gleich 125, sowie mehr als oder gleich 105 und weniger als oder gleich 125, mehr als oder gleich 110 und weniger als oder gleich 125, mehr als oder gleich 115 und weniger als oder gleich 125, mehr als oder gleich 120 und weniger als oder gleich 125, mehr als oder gleich 100 und weniger als oder gleich 120, sowie mehr als oder gleich 105 und weniger als oder gleich 120, mehr als oder gleich 110 und weniger als oder gleich 120, mehr als oder gleich 115 und weniger als oder gleich 120, mehr als oder gleich 100 und weniger als oder gleich 115, sowie mehr als oder gleich 105 und weniger als oder gleich 115, mehr als oder gleich 110 und weniger als oder gleich 115, mehr als oder gleich 100 und weniger als oder gleich 110, sowie mehr als oder gleich 105 und weniger als oder gleich 110, oder mehr als oder gleich 100 und weniger als oder gleich 105, auf.
Wie vorstehend angemerkt, können die Nah-IR- und LiDAR-reflektierenden Kupferoxid-beschichteten Partikel gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen in Farben bzw. Lacken verwendet werden, um Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Gegenstände bereitzustellen, welche mit Systemen, welche Nah-IR oder LiDAR elektromagnetische Strahlung erfassen, erfasst werden können. Gegenstände, welche mit Nah-IR- und LiDAR-reflektierender Farbe gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen lackiert bzw. gestrichen werden können, sind nicht beschränkt. Gegenstände, wie Automobile, Motorräder, Fahrräder, Gebäude, Eingänge, Fahrstreifen, Signale, Gegenstände bzw. Elemente in Fabriken, Werften, Lager bzw. Lagerhallen, und ähnliches, können mit einer hier beschriebenen Nah-IR- und LiDAR-reflektierende dunkel-gefärbte Farbe lackiert bzw. bemalt werden, und dadurch einen dunkel-gefärbten Gegenstand mit einer gewünschten dunklen Farbe bereitstellen und sogar durch ein System erfassbar sind, welches elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDARSpektrum, wie elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als ungefähr 750 nm bis 1550 nm, erfasst.
BEISPIELE
Ferner werden Ausführungsformen durch die nachstehenden Beispiele erklärt.
Beispiel 1 - Synthese eines Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxid-Pigments
Das nachstehende Beispiel zeigt die Synthese von CuO/Co₃O₄ mit einem 1:1 Verhältnis d.h. 50 % von CuO und 50 % Co₃O₄ unter Verwendung von Na₂CO₃ als ein Fällungsmittel. In einem typischen Syntheseverfahren wurden 14,6 Gramm von Cu(NO₃)₂ in 300 mL Wasser gelöst. Dann wurden 5 Gramm von Co₃O₄ in der Cu(NO₃)₂-Lösung dispergiert. In einem anderen Gefäß wurden 10 Gramm von Na₂CO₃ in 300 mL Wasser gelöst. Dann wurde die Na₂CO₃-Lösung der Cu(NO₃)₂/Co₃O₄-Lösung langsam zugegeben, bis die Fällung bzw. Präzipitation von Cu(NO₃)₂ zu CuCO₃ abgeschlossen war. Das Präzipitat wurde dann über Nacht gealtert und filtriert. Nachfolgend wurde das Präzipitat mit 1000 mL Wasser gewaschen und bei 120 °C für 12 Stunden bei einer Anstiegsrate von 2 °C/min getrocknet. Schließlich wurde das Material bei 500 °C für 1 Stunde bei einer Anstiegsrate von 5 °C/min kalziniert.
Der vorstehende Prozess wurde bei Kupferoxid-Konzentrationen von 23 Gew.% und 33 Gew.% wiederholt. 5 ist ein Foto von Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxid-Partikeln, welche variierende prozentuale Anteile von Kupferoxid auf dem Kobaltoxid aufweisen, aufgenommen mit einer IR-Kamera, ausgestattet mit SOLOMARK Digital Night Vision Binoculars. 5 zeigt zunehmende Reflexionsgrade von elektromagnetischer Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum, mit zunehmenden Gewichtsprozent von Kupferoxid im Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxid. Der in 5 gezeigte höchste Reflexionsgrad ist für 100 % Kupferoxid (zwei Gruppierungen, welche in 5 mit 510 gekennzeichnet sind). 5 zeigt jedoch wesentliche Reflexionsgrade von den hier vorstehend offenbarten Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxid-Partikeln. Insbesondere zeigt 5 einen Reflexionsgrad von elektromagnetischer Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum für Kupferoxid-beschichtete Kobaltoxid-Partikel, welche 23 Gew.% Kupferoxid (520), 33 Gew.% Kupferoxid (530), und 50 Gew.% Kupferoxid (540) umfassen.
Die Schwärzung des Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxid, welches 50 Gew.% Kupferoxid aufweist, ist in 4 (CuO-Co₃O₄ bar), gemessen mittels X-Rite Ci7600, gezeigt. Die Schwärzung wurde auf ungefähr 160 Mc gemessen.
Beispiel 2 - Kupferoxid-beschichtetes Kobaltoxid-Farbsystem
Es wurden drei Zoll auf fünf Zoll mit schwarz- und weiß-Beschichtung beschichtete Aluminium-Verkleidungen bzw. -Platten erhalten, und ein 8-Pfad-Nassfilm-Applicator von Paul N. Gardner Company, Inc. (Pompano Beach, FL) wurde verwendet, um ein Farbensystem bzw. Lacksystem auf die Verkleidungen aufzutragen.
Zwei Gramm vom Basislack Ausgleicher ChromaBase 150K und 0,5 g von den wie vorstehend hergestellten Pigmenten wurden über bzw. in einem Vortex bzw. Vortexmischer für 1 Minute gemischt, gefolgt von einer Ultraschall-Behandlung für 30 Minuten. Die Mischung wurde dann auf ein A-250 Mischinstrument übertragen und für weitere 10 Sekunden gemischt, um eine homogene Paste zu bilden. Ein Abziehverfahren wurde für die Beschichtungsherstellung unter Verwendung eines Applikators bei einem Abstand von 8 mil (0,20 mm) auf die Aluminium-Verkleidungen aufgetragen, gefolgt von Aushärten bei Raumtemperatur über Nacht. Die Schwärzung von dieser Verkleidung wurde dann wie vorstehend beschrieben gemessen (vor der Auftragung eines Klarlacks). Die Schwärzung ist über 156 M_y und ist in 8 gezeigt.
Vergleichsproben wurden durch hergestellt durch Ersetzen der Pigmente entsprechend den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen mit Ruß, Cool Black bzw. kühlem Schwarz, handelsüblichem Kupferoxid, Kugel-gemahlenem Kupferoxid bzw. Kupferoxid, welches in der Kugelmühle gemahlen wurde, (handelsübliches Kupferoxid, welches Kugel-gemahlt wurde, um die Partikelgröße zu verringern), synthetisiertes Kupferoxid, und mit Kobaltoxid gemischtes Kupferoxid. Die Schwärzungen von diesen Vergleichsproben sind ebenfalls in 8 gezeigt. Wie ersichtlich, war die Schwärzung von Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid gemäß den hier offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen ähnlich zu Ruß und gut über der Schwärzung von Cool Black bzw. kühlem Schwarz, handelsüblichem Kupferoxid, Kugel-gemahltem Kupferoxid (handelsübliches Kupferoxid, welches Kugel-gemahlt wurde, um die Partikelgröße zu verringern), synthetisiertes Kupferoxid, und mit Kobaltoxid gemischtes Kupferoxid.
Um einen Firnis bzw. einen Klarlack aufzutragen, wurden PPG Deltron DC4000 und Deltron DCH 3085 mit einem Verhältnis von 4:1 über bzw. in einem Vortex für 1 Minute gemischt, gefolgt von einer Ultraschall-Behandlung für 5 Minuten. Die Mischung wurde dann auf ein A-250 Mischinstrument übertragen und für weitere 30 Sekunden gemischt, um eine homogene, transparente Flüssigkeit zu bilden. Ein Abziehverfahren wurde für einen Firnis über die vorstehenden Masstone-Beschichtung unter Verwendung eines Applikators bei einem Abstand von 8 mil (0,20 mm) aufgetragen, gefolgt von 10 Minuten Aushärten bei Raumtemperatur und 20 Minuten Aushärten bei 60 °C. Die Schwärzung dieser Verkleidung wurde dann wie vorstehend beschrieben gemessen (nach dem Auftragen eines Firnisses). Die Schwärzung ist über 132 M_y und ist in 9 gezeigt. Ein Firnis wurde auf die Vergleichsproben ebenfalls aufgetragen, und die Schwärzungen von diesen Vergleichsproben mit einem Firnis wurden gemessen. Die Schwärzungen dieser Vergleichsproben sind ebenfalls in 9 gezeigt. Wie ersichtlich, war die Schwärzung von Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid gemäß den offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen ähnlich zum Ruß und gut über der Schwärzung von Cool Black bzw. kühlem Schwarz, handelsüblichem Kupferoxid, Kugel-gemahltem Kupferoxid (handelsübliches Kupferoxid, welches Kugel-gemahlen wurde, um die Partikelgröße zu verringern), synthetisiertes Kupferoxid, und mit Kobaltoxid gemischtem Kupferoxid.
Die Reflektivität der Verkleidungen mit einem Firnis unter Verwendung von Pigmenten mit Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid wurde wie hier offenbart gemessen und ist in 10 gezeigt. Die Reflektivität der Vergleichsproben wurde ebenfalls gemessen und ist in 10 berichtet. Wie es gezeigt ist, ist die Reflektivität des Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxids nahezu identisch zu Ruß im sichtbaren Spektrum, aber weist wesentlich mehr Reflektivität in den Nah-IR- und LiDAR-Wellenlängenbereichen der elektromagnetischen Strahlung als Ruß auf. Es wird auch angenommen, dass die Reflektivität der Verkleidungen mit einem Firnis unter Verwendung von Pigmenten mit Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid in den Nah-IR- und LiDAR-Wellenlängenbereichen der elektromagnetischen Strahlung durch Erhöhen der Beladung der Pigmente mit Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid innerhalb des Farbensystems bzw. Lacksystems erhöht werden kann.
Die LiDAR-Intensität der Verkleidungen mit einem Firnis unter Verwendung von Pigmenten mit Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid wurde wie hier offenbart gemessen und ist in 11 gezeigt. Die LiDAR-Intensität der Vergleichsproben wurde ebenfalls gemessen und ist in 11 berichtet. Wie es gezeigt ist, ist die LiDAR-Intensität des Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxids wesentlich höher als Ruß.
Die vorstehende Probe und Vergleichsproben zeigen, dass die von Kupferoxid-beschichtetem Kobaltoxid gebildeten Pigmente Schwärzungen und Reflektivität im sichtbaren Bereich, welche ähnlich zu Ruß ist, was der derzeitige Standard für viele Anwendungen von schwarzen Pigmenten ist, aufweisen (wie Automobil-Farbensysteme). Kupferoxid-beschichtete Kobaltoxid-Pigmente bieten jedoch ebenfalls Reflektivität in Nah-IR und LiDAR elektromagnetischen Wellenlängen, welche jene von Ruß übersteigt. Dementsprechend kann keines von Ruß, Cool Black bzw. kühlem Schwarz, handelsüblichem Kupferoxid, Kugel-gemahlenem Kupferoxid, synthetisiertem Kupferoxid, und mit Kobaltoxid gemischtem Kupferoxid, welche in den Vergleichsproben verwendet wurden, das Gleichgewicht zwischen Ruß und Reflektivität in den Nah-IR und LiDAR elektromagnetischen Wellenlängenbereichen bereitstellen, welches durch das hier offenbarte und beschriebene Kupferoxid-beschichtete Kobaltoxid erhalten wurde.
Beispiel 3 - Kupferoxid-beschichtete Ruß-Pigmente
Kupferoxid-beschichtete Ruß-Pigmente wurden durch ein nasschemisches Verfahren unter Verwendung von (NH₄)₂CO₃ als ein Fällungsmittel, welches einer Cu(NO₃)₂ und Ruß-Partikel enthaltenden Lösung zugegeben wurde, hergestellt. Das Gewichtsverhältnis von Cu(NO₃)₂ zu Ruß war 1:3 und das molare Verhältnis von Cu zu Kohlenstoff war 0,07. Das Fällungsmittel wurde zugegeben, bis sich Präzipitat bildete. Das gebildete CuCO₃ beschichtete die Ruß-Partikel. Dann wurde das (NH₄)₂NO₃ durch Waschen des Präzipitats mit Wasser und Ethanol entfernt. Dann wurde die Lösung filtriert, um CuCO₃-beschichtete Ruß-Partikel zu erhalten. Das Präzipitat wurde bei 120 °C für 12 Stunden getrocknet, gefolgt vom Kalzinieren bei einer Temperatur von 300 °C für 3 Stunden, um CuO-beschichtete Ruß-Partikel zu bilden. Ein Rasterkraftelektronenmikroskop („scanning electron microscope“, SEM)-Bild des erhaltenen Kupferoxid-beschichteten Ruß mit einem Verhältnis von 25:75 CuO:C ist in 12A gezeigt. Detailliertere SEM-Bilder, welche in 12B und 12C gezeigt sind, zeigten eine Antireflexion-Mottenaugen-Struktur des Kupferoxid-beschichteten Ruß mit einem Verhältnis von 25:75 CuO:C.
Die LiDAR-Intensität des wie vorstehend beschrieben gebildeten Kupferoxid-beschichteten Ruß mit einem Verhältnis von 25:75 CuO:C wurde gegen Standard Ruß, Cool Black bzw. kühlem Schwarz, handelsübliches CuO, einer physikalischen Mischung von CuO und Ruß im Verhältnis 25:75 (CuO gemischt mit C in 13), und ein CuO-beschichteter Ruß im Verhältnis 25:75 (CuO abgeschieden auf C in 13) gemessen. Die LiDAR-Intensität wurde wie vorstehend gemessen nach dem Auftragen eines Firnisses. Die Ergebnisse dieser Tests sind in 13 gezeigt. Wie in 13 gezeigt, weist der CuO-beschichteter Ruß im Verhältnis 25:75 eine wesentlich bessere LiDAR-Intensität als Ruß auf, aber weniger als Cool Black bzw. kühles Schwarz und handelsübliches CuO. Cool Black bzw. kühles Schwarz und handelsübliches CuO weisen jedoch keine Schwärzung auf, welche vergleichbar mit CuO-beschichtetem Ruß im Verhältnis 25:75 ist, wie in 4B gezeigt. Deshalb bietet der CuO-beschichtete Ruß im Verhältnis 25:75 ein wesentlich verbessertes Gleichgewicht der LiDAR-Intensität und Schwärzung, welche durch jeglichen Ruß, Cool Black bzw. kühles Schwarz, handelsübliches CuO, oder eine physikalische Mischung von CuO und Ruß nicht erreicht werden kann.
Beispiel 4
Um die Leistung des CuO-beschichteten Ruß, wie in Beispiel 3 offenbart, unter einer dynamischen Umgebung zu bewerten, wurde ein Roboter (Modell TurtleBot 3 Burger) mit einem 2D-Laserscanner bei 905 nm ausgestattet. Der Laserscanner ist fähig 360 Grad zu erfassen und sammelt einen Satz an Daten um den Roboter herum, um ihn für simultane Lokalisierung und Mapping (SLAM) und Navigation zu verwenden, als auch einen Stopp durchzuführen, wenn ein Hindernis erfasst wird. Eine lackierte bzw. bestrichene Verkleidung wurde vor einen autonomen Roboter gelegt. Wenn die Verkleidung mit Ruß bestrichen wurde, bewegte sich der Roboter in das Hindernis, ohne anzuhalten. Wenn jedoch die Verkleidung mit Kupferoxid-beschichtetem Ruß, wie gemäß Beispiel 3 hergestellt, bestrichen wurde, hielt der Roboter an, bevor er die Verkleidung traf.
Während besondere Ausführungsformen dargestellt und hier beschrieben wurden, sollte verstanden werden, dass verschiedene andere Änderungen und Abwandlungen bzw. Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Konzept und Umfang des beanspruchten Gegenstands abzuweichen. Ferner müssen, obwohl verschiedene Aspekte des beanspruchten Gegenstands hier beschrieben wurden, derartige Aspekte nicht in Kombination verwendet werden. Es ist deshalb beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Änderungen und Modifikationen abdecken, welche innerhalb des Umfangs des beanspruchten Gegenstands sind.

Claims

Kupferoxid-beschichtetes Pigment, umfassend: einen Partikel, welcher eine äußere Oberfläche aufweist; und eine Schicht von Kupferoxid auf der äußeren Oberfläche des Partikels, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetischer Strahlung in einem sichtbaren Spektrum aufweist, welche weniger als oder gleich 5 % ist, das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetischer Strahlung in einem Nah-IR- und LiDAR-Spektrum aufweist, welche größer als oder gleich 5 % ist, und der Partikel von Kobaltoxid (Co₃O₄) oder Ruß ausgewählt ist.
Kupferoxid-beschichtetes Pigment nach Anspruch 1, wobei der Partikel Kobaltoxid (Co₃O₄) ist.
Kupferoxid-beschichtetes Pigment nach Anspruch 1, wobei der Partikel Ruß ist.
Kupferoxid-beschichtetes Pigment nach Anspruch 1, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Spektrum aufweist, welche weniger als oder gleich 2 % ist.
Kupferoxid-beschichtetes Pigment nach Anspruch 1, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum aufweist, welche größer als oder gleich 20 % ist.
Kupferoxid-beschichtetes Pigment nach Anspruch 1, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum aufweist, welche größer als oder gleich 0,5 % und kleiner als oder gleich 2 % ist.
Kupferoxid-beschichtetes Pigment nach Anspruch 1, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Reflektivität für elektromagnetische Strahlung im Nah-IR- und LiDAR-Spektrum aufweist, welche größer als oder gleich 10 % und kleiner also der gleich 65 % ist.
Kupferoxid-beschichtetes Pigment nach Anspruch 1, wobei das Kupferoxid-beschichtete Pigment eine Schwärzung aufweist, welche größer als oder gleich 150 und kleiner als oder gleich 165 ist.
Farbe, umfassend: ein Farbbindemittel; und mindestens ein Kupferoxid-beschichtetes Pigment nach Anspruch 1.
Farbe nach Anspruch 9, wobei die Farbe eine Farbe mit einer Helligkeit im CIELAB-Farbraum von weniger als oder gleich 40 aufweist.
Fahrzeug, umfassend ein Karosserieteil, welches mit der Farbe nach Anspruch 9 beschichtet ist.
Verfahren zur Bildung von Kupferoxid-beschichteten Partikeln, umfassend: Kombinieren eines Fällungsmittels mit einer Lösung, umfassend: Kupfernitrat und Partikel, wodurch beschichtete Partikel gebildet werden und wobei die Partikel Kobaltoxid (Co₃O₄) oder Ruß sind; Waschen der Partikel, wodurch gewaschene, beschichtete Partikel erhalten werden; Filtern der gewaschenen, beschichteten Partikel, wodurch gefilterte, beschichtete Partikel erhalten werden; Trocknen der gefilterten, beschichteten Partikel, wodurch getrocknete, beschichtete Partikel erhalten werden; und Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel, um die Kupferoxid-beschichteten Partikel zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Fällungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, und Ammoniumcarbonat ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Fällungsmittel Ammoniumcarbonat ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Partikel Kobaltoxid (Co₃O₄) sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Partikel Ruß-Partikel sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die beschichteten Partikel Kupfernitratbeschichtete Partikel, Kupferhydroxid-beschichtete Partikel, oder Kupfercarbonatbeschichtete Partikel umfassen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Waschen der beschichteten Partikel das Waschen der beschichteten Partikel in einer Mischung aus Ethanol und Wasser umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Trocken der gefilterten, beschichteten Partikel bei einer Temperatur größer als oder gleich 100 °C und kleiner als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel ein Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel bei einer Temperatur höher als oder gleich 430 °C und kleiner als oder gleich 470 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Trocknen der gefilterten, beschichteten Partikel das Trocknen der gefilterten, beschichteten Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und kleiner als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 5 Stunden und weniger als oder gleich 15 Stunden umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel ein Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 200 °C und weniger als oder gleich 300 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Verfahren zur Bildung von Kupferoxid-beschichteten Kobaltoxid-Partikeln, umfassend Kombinieren eines Natriumcarbonat-Fällungsmittels mit einer Lösung, umfassend: Kupfernitrat und Kobaltnitrat, wodurch beschichtete, Kobaltoxid-Partikel gebildet werden; Waschen der beschichteten Kobaltoxid-Partikel, wodurch gewaschene, beschichtete Kobaltoxid-Partikel erhalten werden; Filtern der gewaschenen, beschichteten Kobaltoxid-Partikel, wodurch gefilterte, beschichtete Kobaltoxid-Partikel erhalten werden; Trocknen der gefilterten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel, wodurch getrocknete, beschichtete Kobaltoxid-Partikel erhalten werden; und Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel, um Kupferoxid-beschichtete Kobaltoxid-Partikel zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die beschichteten Kobaltoxid-Partikel Kupfernitrat-beschichtetes Kobaltoxid umfassen.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Trocknen der gefilterten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel ein Trocknen der gefilterten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 100 °C und weniger als oder gleich 140 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel ein Kalzinieren der getrockneten, beschichteten Kobaltoxid-Partikel bei einer Temperatur von mehr als oder gleich 430 °C und weniger als oder gleich 470 °C für eine Dauer von mehr als oder gleich 0,5 Stunden und weniger als oder gleich 5,0 Stunden umfasst.