[发明专利]一种用于真空集热管表面耐久疏水性减反膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于真空集热管表面耐久疏水性减反膜的制备方法。该方法利用乙酸镁四水合物和氢氟酸为原料，采用溶剂热法合成出具有空心棒状结构的Mg(OH)_2‑xF_x粒子溶胶，然后Mg(OH)_2‑xF_x与MTES的水解产物通过羟基缩合进行胶联，制得CH₃‑SiO₂‑MgF₂复合粒子溶胶。利用浸渍‑提拉法在透光率为92％的玻璃表面镀制一层减反射薄膜。经350℃以下温度煅烧后，得到的减反射薄膜在可见光范围内平均透光率高达98％以上，接触角133°。减反膜在150W紫外线下照射1000小时后，其平均透光率仍可继续保持98％以上，接触角仍可继续保持120°以上的疏水状态。

技术领域

本发明属于无机功能材料领域，特别涉及一种用于真空集热管表面耐久疏水性减反膜的制备方法。

背景技术

太阳能光电和光热转化效率的提高，一直备受光学薄膜材料领域人士的关注，而减反射薄膜在太阳能热发电和新能源光伏发电技术中起着至关重要的作用。因此，近几年减反射薄膜的制备技术取得了突飞猛进的发展，几乎可以满足各个领域的需求，但是在实际使用过程中，减反射薄膜仍然存在不足。研究表明，在户外使用的真空集热管，在增镀减反射薄膜的情况下可有效提升17％的光电转换效率，而户外使用条件恶劣，紫外光、风沙、灰尘等都会降低减反射薄膜的使用年限。因此，减反射薄膜除了需要具有较高透光率以外，还应具备一定的自清洁性能，以及较强的耐久性。传统意义上的减反射薄膜，只是追求高透光率，这显然不能满足在恶劣环境使用的需求。因此，制备出一种耐久疏水性多功能减反射薄膜对实际生产应用具有非常重要的意义。

荷叶素有“出淤泥而不染”的清誉，荷叶上滚过的露珠和雨滴往往能带走灰尘和污垢。荷叶表面上的液滴呈现出160°左右的接触角，并且液滴可以容易地从荷叶表面滚走并带走附着的灰尘，这种卓越的自清洁功能被称作“荷叶效应”。1997年，Barthlott和Neinhuis揭示了荷叶表面的微米乳突结构以及蜡状物质是其拥有自清洁功能的关键。而Feng等进一步发现了超疏水荷叶表面的微纳米分层结构的复合作用，在荷叶表面的微米乳突上以及乳突之间存在着树枝状的纳米结构，这种多尺度结构在荷叶与液滴之间形成了空气层，有效地阻止了乳突之间被水润湿。基于荷叶效应的发现与深入研究，科学家通过构造微纳米多尺度结构结合疏水物质制备了各种各样的仿生超疏水材料，有关自清洁减反射膜材料的报道也很多。QuAilan等人通过溶胶-凝胶法制备了类草莓状的复合粒子溶胶，薄膜经过低表面能的氟硅烷修饰后，赋予了减反膜超疏水性能。有研究通过相分离技术获得超疏水减反膜，利用有机相和无机相的相分离现象，结合SiO₂胶体粒子填充到表面，得到粗糙的减反膜，经过氟硅烷修饰后得到超疏水减反膜。Shang等人采用自组装和溶胶-凝胶法相结合，通过引入纳米团簇物增加粗糙度的同时，在减反膜表面通过羟基和氯硅烷基团进行偶联得到自组装的单分子层，获得超疏水减反膜。诸如以上很多报道，大部分减反射薄膜疏水性能的构建都是通过有机基团的修饰，但这样制得的减反射薄膜仍然存在户外使用的耐久性问题。

发明内容

本发明目的是提供一种用于真空集热管表面耐久疏水性减反膜的制备方法。本发明以C₄H₆MgO₄·4H₂O，HF为原料，利用溶剂热法合成出空心棒状结构的Mg(OH)_2-xF_x粒子溶胶，Mg(OH)_2-xF_x通过羟基缩合的形式与MTES的水解产物有效结合，这样通过化学键的形成强有力地提高了疏水性减反膜的耐久性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于真空集热管表面耐久疏水性减反膜的制备方法，具体步骤为：