技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能选择性吸收功能膜层， 具体涉及一种复合耐高温选择性 吸收功能膜及其制造方法。

背景技术

[0002] 太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源， 然而由于其到达地球后能量密度 小， 给大规模的幵发利用带来困难， 这就决定了太阳能直接用于日常生活和工 业生产前， 必须提高太阳能的吸收效率。 在太阳能利用方面， 太阳能吸热膜是 太阳能转换系统的核心部分， 高效率的太阳能集热器吸热膜， 必须有高的太阳 能吸收效率， 和低的热幅射损失。 即对太阳幅射能量的吸收率要求很高， 而对 太阳能集热器吸热膜， 要求自身的红外辐射率很低， 能够把低品位的太阳能最 多的转换成热能。 实践证明， 各种光谱选择性涂层是实现上述目标的有效措 施

[0003] 从上世纪五十年代太阳能选择性吸收涂层的设 想提出至今， 科研人员对此进行 了大量的研究， 涂层类型和制备方法已经多种多样。 目前， 根据吸收原理和涂 层结构的不同， 选择性吸收涂层主要有体吸收型涂层、 干涉型吸收涂层、 金属- 电介质复合涂层、 表面结构型吸收涂层等， 制备方法主要有涂料法、 电镀法、 电化学法、 磁控溅射法和真空镀膜法等。 然而， 以上方法要么存在能耗高， 要 么存在污染严重， 要么存在成本高， 要么存在膜层不够稳定， 且耐蚀性差， 不 能承受恶劣环境和户外长期使用。

技术问题

[0004] 目前的镀膜法能耗高、 污染严重、 成本高、 膜层不够稳定， 且耐蚀性差， 不能 承受恶劣环境和户外长期使用。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明提供的一种复合耐高温选择性吸收功能 膜及其制造方法， 解决了在各种 形状材料表面上制膜的工艺难题， 大大提高了集热材料的吸热面积和防腐性能 ， 从而提高太阳能极热器的热效率。

[0006] 为解决上述问题， 本发明提供的一种复合耐高温选择性吸收功能 膜及其制造方 法。

[0007] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 其复合耐高温选择性吸收功 能膜， 为包括金属基材， 复合纳米陶瓷材料膜与碳材料吸收膜层复合的 三层结 构的功能膜层。 复合耐高温选择性吸收功能膜的结构依次为金 属基材底层， 复 合纳米陶瓷材料膜， 和复合有机粘合剂经热分解处理后形成分布有 致密微孔的 碳膜层表层。 金属基材底层为板材、 或管材、 或管板材、 管管材， 复合耐高温 选择性吸收功能膜包括 1 ₀ <¾- ₅₀ <¾的氧化铝、 40%-60<¾氮化硼、 10%-50<¾的碳化 硅、 5%- 10%的纳米氧化铈、 15<¾-20<¾的粘合剂、 2.1<¾-2.5<¾的稳定剂和适量的 溶剂组成的复合纳米陶瓷材料浆料喷涂后， 又在复合纳米陶瓷材料膜层表面喷 涂、 浸沾或刷涂有机粘合剂， 后经干燥， 再经将复合纳米陶瓷材料膜层和复合 有机粘合剂经加热分解烧结处理后形成。 有机粘合剂包括单一材料制造， 或为 一种以上的复合材料制造， 或粘合剂与光吸收材料混合形成膜层， 经热分解烧 结生成的外表面分布有致密微孔结构的碳膜层 表层。

[0008] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 其复合耐高温选择性吸收功 能膜为包括金属基材、 其它金属材料高反射金属膜层、 复合纳米陶瓷材料膜与 碳材料吸收膜层复合的四层结构的功能膜层。 复合耐高温选择性吸收功能膜的 结构依次为金属基材底层， 其它金属材料高反射金属过度膜层， 复合纳米陶瓷 材料膜， 和复合有机粘合剂经热分解处理后形成分布有 致密微孔的碳膜层表层 。 金属基材底层为板材、 或管材、 或管板材、 管管材， 高反射金属过度膜层为 通过真空蒸镀、 磁控溅射、 或化学反应生成的金属膜层， 复合耐高温选择性吸 收功能膜包括 ΙΟ^^Ο^的氧化铝、 ^-όΟ^氮化硼、 ΙΟ^^Ο^的碳化硅、 5<¾-10 %的纳米氧化铈、 15%-20<¾的粘合剂、 2.1%-2.5%的稳定剂和适量的溶剂组成的 复合纳米陶瓷材料浆料喷涂后， 又在复合纳米陶瓷材料膜层表面喷涂、 浸沾或 刷涂有机粘合剂， 后经干燥， 再经将复合纳米陶瓷材料膜层和复合有机粘合 剂 经加热分解烧结处理后形成。 有机粘合剂包括单一材料制造， 或为一种以上的 复合材料制造， 或粘合剂与光吸收材料混合形成膜层， 经热分解烧结生成的外 表面分布有致密微孔结构的碳膜层表层。

[0009] 一种热分解生成耐高温选择性吸收功能膜， 其复合耐高温选择性吸收功能膜为 包括玻璃、 陶瓷的非金属基材、 高反射金属膜层、 复合纳米陶瓷材料膜， 与碳 材料吸收膜层复合的四层结构的功能膜层。 非金属基材底层为板材、 或管材、 或管板材、 管管材， 高反射金属过度膜层为通过真空蒸镀、 磁控溅射、 或化学 反应生成的金属膜层， 复合耐高温选择性吸收功能膜包括 10%-50%的氧化铝、 4 ο^-όο^氮化硼、 IO^-SO^的碳化硅、 sno^的纳米氧化铈、 IS^JO^的粘合 齐 ij、 2.1%-2.5%的稳定剂和适量的溶剂组成的复合纳米 陶瓷材料浆料喷涂后， 又 在复合纳米陶瓷材料膜层表面喷涂、 浸沾或刷涂有机粘合剂， 后经干燥， 再经 将复合纳米陶瓷材料膜层和复合有机粘合剂经 加热分解烧结处理后形成。 有机 粘合剂包括单一材料制造， 或为一种以上的复合材料制造， 或粘合剂与光吸收 材料混合形成膜层， 经热分解烧结生成的外表面分布有致密微孔结 构的碳膜层 表层。

[0010] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 其作为金属基材底层的板材

、 或管材、 或管板材、 管管材为钢板、 耐腐蚀合金不锈钢板、 铜板， 或钢管、 耐腐蚀合金不锈钢管、 铜管。 涂覆复合到金属基材底层板材、 或管材、 或管板 材、 管管材为钢板、 耐腐蚀合金不锈钢板、 或钢管、 耐腐蚀合金不锈钢管上的 金属反射膜为铜膜、 钛膜或银膜。 铜板、 铜管上的金属反射膜为银膜。 高反射 金属过度膜层为通过真空蒸镀、 磁控溅射、 或化学反应生成的金属膜层。 复合 耐高温选择性吸收功能膜通过刷镀、 浸没、 浸沾覆膜， 干燥后热分解成膜。

[0011] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 其纳米陶瓷材料的稳定剂为 膨润土或高岭土。 溶剂选自二乙二醇丁醚、 酒精和水的一种或几种。 粘合剂包 括硅酸钾溶液、 磷酸铝溶液或水玻璃。

[0012] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 其粘合剂包括有机粘合剂、 或为黑漆、 或为树脂、 或有机粘液为蛋白质粘液、 或为蛋白质粘液与淀粉的混 合粘液， 或有机粘液为蛋清、 胶质， 或蛋清、 胶质与谷物粉末的混合剂， 或有 机粘液为糖稀， 或有机粘液为沥青。 粘合剂或为蛋清、 胶质与碳粉末的混合剂 ， 或为蛋清、 胶质与金属粉末的混合剂， 或为蛋清、 胶质与金属氧化物粉末的 混合剂、 或为蛋清、 胶质与低熔点金属， 即能够在加热状态为软化、 液化的金 属， 如铝、 镁、 锌， 以及以其为基料的合金金属粉末的混合剂。 或为蛋清、 胶 质、 碳材料与低熔点金属， 即能够在加热状态为软化、 液化的金属， 如铝、 镁 、 锌， 以及以其为基料的合金金属粉末的混合剂。

[0013] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 其复合耐高温选择性吸收功 能膜为碳膜层与能够吸收多光谱的纳米陶瓷材 料膜层复合的膜层， 涂覆到金属 承压管外表面上的纳米陶瓷材料和有机粘液经 干燥处理后， 经在负压到真空环 境中进行加热分解， 最终获得表面布满微孔的牢固纳米陶瓷材料和 碳材料膜层 的复合膜层。 基材的外表面经过腐蚀、 压纹、 或经过抛丸处理， 使其表面粗糙 化。 用碱性清洗剂去除表面油污， 干燥后用压缩空气吹干净表面残留的细小颗 粒。

[0014] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 包括如下步骤：

[0015] 1)在基材外表面进行喷砂处理， 去除表面油污， 干燥后吹干净表面残留的细小 颗粒。

[0016] 2)称取基料、 纳米氧化铈、 粘合剂、 稳定剂和溶剂， 配制成悬浮液， 搅拌均匀

， 得到复合纳米陶瓷浆料。

[0017] 3)在基材表面喷涂复合纳米陶瓷浆料。

[0018] 4)所得纳米陶瓷基材进行干燥固化。

[0019] 所述步骤 1)具体为： 在基材表面用石英砂或金刚砂进行喷砂处理， 表面粗糙度 为 10-25μηι。

[0020] 所述步骤 3)具体为： 选择有气喷涂喷枪， 采用 0.6-0.8MPa的压缩空气， 在金属 表面喷涂复合纳米陶瓷浆料， 喷涂薄膜厚度为 0.03-0.06mm。

[0021] 所述步骤 4)具体为： 常温下放置 36-48h干燥固化或者 80-90°C恒温加热 2-4h干燥 固化。

[0022] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 其在干燥固化的纳米陶瓷材 料膜表面上喷涂、 浸沾或刷涂有机粘合剂， 并进行经干燥处理。

[0023] 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 其干燥处理后的复合纳米陶 瓷材料膜层和复合有机粘合剂， 经加热分解烧结处理后， 形成外表面分布有致 密微孔结构的碳膜表层。

发明的有益效果

有益效果

吸热膜层为复合纳米陶瓷材料膜层和热分解含 碳层， 为复合纳米陶瓷材料膜层 和有机粘合剂经热固化和热分解处理后形成的 分布有致密微孔的碳膜层表层， 其会形成黑体， 反射率极低， 吸收率高， 且物理化学性能稳定， 耐高温。 金属 层有红外线反射功能， 使其发射率低。 而碳膜层导热性能好， 膜层热分解成型 温度低， 强度高， 吸收率高。 因此， 膜层吸热效率稳定， 机械强度高， 造价低 廉， 工艺简单， 耐侯性强， 节约能源， 无环境污染， 适合各种形状及大面积材 料的加工， 代表了太阳能集热膜未来的发展方向。

对附图的简要说明

附图说明

[0025] 图 1是本发明实施例 1基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0026] 图 2是本发明实施例 2基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0027] 图 3是本发明实施例 2基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0028] 图 4是本发明实施例 3基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0029] 图 5是本发明实施例 3基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0030] 图 6是本发明实施例 4基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0031] 图 7是本发明实施例 4基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0032] 图 8是本发明实施例 5基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0033] 图 9是本发明实施例 6基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0034] 图 10是本发明实施例 6基本结构的纵向剖面示意图。

[0035] 图 11是本发明实施例 7基本结构的横向剖面示意图。

[0036] 图 12是本发明实施例 7基本结构的纵向剖面示意图。

[0037] 图 13是本发明实施例 8基本结构的横向剖面示意图。

[0038] 图 14是本发明实施例 8基本结构的纵向剖面示意图。

[0039] 图 15是本发明实施例 9基本结构的横向剖面示意图。 [0040] 图 16是本发明实施例 10基本结构的横向咅 11面示意图。

[0041] 图 17是本发明实施例 10基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0042] 图 18是本发明实施例 10基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0043] 图 19是本发明实施例 11基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0044] 图 20是本发明实施例 11基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0045] 图 21是本发明实施例 12基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0046] 图 22是本发明实施例 13基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0047] 图 23是本发明实施例 14基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0048] 图 24是本发明实施例 14基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0049] 图 25是本发明实施例 15基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0050] 图 26是本发明实施例 15基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0051] 图 27是本发明实施例 16基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0052] 图 28是本发明实施例 16基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0053] 图 29是本发明实施例 17基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0054] 图 30是本发明实施例 17基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0055] 图 31是本发明实施例 18基本结构的横向咅 1 1面示意图。

[0056] 图 32是本发明实施例 18基本结构的纵向咅 1 1面示意图。

[0057] 图中： 1金属基材， 2复合纳米陶瓷材料膜， 3碳材料吸收膜层， 4金属红外线反 射膜层， 5陶瓷基材， 6玻璃基材底板， 7支撑条， 8耐温粘接剂， 9玻璃基材盖板

具体实施方式

[0058] 面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说 明， 下述实施例以本发明的技术 方案为前提， 给出了详细的实施方式和过程， 但本发明的保护范围不限于下述 实施例。

[0059] 实施例 1 :

[0060] 本实施例为一种复合耐高温选择性吸收功能膜 及其制造方法的金属板， 其基本 结构请参阅图 1示意图。 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 为包 括板状金属基材 1与复合其上的复合纳米陶瓷材料膜 2和碳材料吸收膜层 3组成的 三层结构的吸热体； 复合耐高温选择性吸收功能膜的结构依次为金 属基材 1作为 底层， 和复合其上的复合纳米陶瓷材料膜 2和碳材料吸收膜层 3经热分解处理后 形成分布有致密微孔的碳材料吸收膜层 3作为表层。 有机粘合剂包括单一材料制 造， 或为一种以上的复合材料制造， 或粘合剂与光吸收材料混合形成膜层， 经 热分解烧结生成的外表面分布有致密微孔结构 的碳膜层表层 3。

[0061] 实施例 2:

[0062] 本实施例为一种复合耐高温选择性吸收功能膜 及其制造方法的金属管， 其基本 结构请参阅图 2、 3示意图。 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 为包括管状金属基材 1与复合其上的复合纳米陶瓷材料膜 2和碳材料吸收膜层 3组 成的三层结构的吸热体； 复合耐高温选择性吸收功能膜的结构依次为管 状金属 基材 1作为底层， 和复合纳米陶瓷材料膜 2为浆料喷涂干燥处理， 粘合剂经热分 解处理后形成分布有致密微孔的碳材料吸收膜 层 3作为表层。 复合纳米陶瓷材料 膜 2为浆料喷涂干燥处理后形成； 有机粘合剂包括单一材料制造， 或为一种以上 的复合材料制造， 或粘合剂与光吸收材料混合形成膜层， 经热分解烧结生成的 外表面分布有致密微孔结构的碳膜层表层 3。

[0063] 实施例 3:

[0064] 本实施例为一种复合耐高温选择性吸收功能膜 及其制造方法的金属吸热复合管 ， 其基本结构请参阅图 4、 5示意图。 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制 造方法， 为包括管状金属基材 1与复合其上的复合纳米陶瓷材料膜 2和碳材料吸 收膜层 3组成的三层结构的吸热体； 复合耐高温选择性吸收功能膜的结构依次为 管状金属基材 1作为底层， 和复合纳米陶瓷材料膜 2为浆料喷涂干燥处理， 粘合 剂经热分解处理后形成分布有致密微孔的碳材 料吸收膜层 3作为表层。

[0065] 实施例 4:

[0066] 本实施例为一种复合耐高温选择性吸收功能膜 及其制造方法的金属吸热管板， 其基本结构请参阅图 6、 7示意图。 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造 方法， 为包括管板状金属基材 1与复合其上的复合纳米陶瓷材料膜 2和碳材料吸 收膜层 3组成的三层结构的吸热体； 复合耐高温选择性吸收功能膜的结构依次为 管状金属基材 1作为底层， 和复合纳米陶瓷材料膜 2为浆料喷涂干燥处理， 粘合 剂经热分解处理后形成分布有致密微孔的碳材 料吸收膜层 3作为表层

[0067] 实施例 5:

[0068] 本实施例为一种复合耐高温选择性吸收功能膜 及其制造方法的金属吸热管管， 其基本结构请参阅图 8示意图。 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法 ， 为包括管板状金属基材 1与复合其上的其它金属反射膜层 4， 复合纳米陶瓷材 料膜 2和碳材料吸收膜层 3组成的四层结构的吸热体； 复合耐高温选择性吸收功 能膜的结构依次为管状金属基材 1作为底层， 其它金属反射膜层 4， 和复合纳米 陶瓷材料膜 2为浆料喷涂干燥处理， 粘合剂经热分解处理后形成分布有致密微孔 的碳材料吸收膜层 3作为表层。

[0069] 实施例 6:

[0070] 本实施例为一种复合耐高温选择性吸收功能膜 及其制造方法的金属板， 其基本 结构请参阅图 9、 10示意图。 一种复合耐高温选择性吸收功能膜及其制造方 法， 包括板状金属基材 1、 复合于板状金属基材之上的其它金属材料高反 射金属膜层 4、 复合纳米陶瓷材料膜 2和碳材料吸收膜层 3组成的四层结构的吸热体； 复合耐 高温选择性吸收功能膜的结构依次为管状金属 基材 1作为底层， 其它金属反射膜 层 4， 和复合纳米陶瓷材料膜 2为浆料喷涂干燥处理， 粘合剂经热分解处理后形 成分布有致密微孔的碳材料吸收膜层 3作为表层。 复合耐高温选择性吸收功能膜 的结构依次为金属基材 1的底层， 其它金属材料高反射金属过度膜层 4、 和经热 分解处理后形成分布有致密微孔的碳膜层表层 3; 其它金属材料高反射金属过度 膜层 4为通过真空蒸镀、 磁控溅射、 或化学反应生成的金属膜层。

[0071] 实施例 7--18的膜层结构等同于实施例 5-6， 在此不再赘述。

[0072] 最后应当说明的是， 以上所述具体实施例可以使本领域的技术人员 更全面地理 解本发明创造， 但不以任何方式限制本发明创造， 该具体实施例仅说明本发明 的技术方案而非对本发明保护范围的限制。 本领域的普通技术人员应当理解， 在不脱离本发明技术方案的实质和范围的前提 下， 可以对本发明的技术方案进 行修改或者等同替换， 但一切不脱离本发明实质和范围的技术方案及 其改进均 应涵盖在本发明的专利保护范围当中。