[发明专利]一种快热响应超黑材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具备高导热性超黑材料的制备方法，其特征在于采用化学气相沉积法，在石墨衬底上制备大尺寸金刚石自支撑膜；对金刚石膜进行研磨、抛光处理后，在衬底金刚石表面使用磁控溅射、电子束蒸发及原子层沉积方法，生成一层催化金属层；随后采用微波等离子体处理方式处理催化金属层，得到纳米催化颗层；随后采用微波等离子体化学气相沉积或热解化学气相沉积在衬底表面合成高定向性、高致密度、垂直排列的碳纳米管阵列层，且碳纳米管和衬底金刚石在界面处形成共价结合，由此获得附着性能良好的全碳基复合超黑材料；

所述催化金属层为Fe、Ni、Co；

制备步骤如下：

1)采用化学气相沉积(CVD)工艺，在石墨衬底上沉积金刚石薄膜；衬底表面采用金刚石粉打磨处理提高形核密度及膜基附着力；

2)采用机械研磨方式，将金刚石膜进行研磨、抛光处理；

3)采用物理气相沉积技术，在步骤2)后的金刚石表面沉积催化金属层，膜层厚度5-30nm；

4)在微波等离子体化学气相沉积系统中，在步骤3)后的衬底上通过表面等离子体处理技术生成金属纳米颗粒；

5)采用化学气相沉积(CVD)工艺，在步骤4)后的衬底上制备碳纳米管阵列；工作气体为含碳气体与辅助气体；

步骤2)所述机械研磨方式是要将其生长面表面粗糙度Ra减至20-100nm，同时确保CVD金刚石膜厚度均匀性±10％以内。

2.如权利要求1所述具备快热响应超黑材料的制备方法，其特征在于步骤1)所述化学气相沉积工艺包括微波化学气相沉积、直流喷射化学气相沉积以及热丝化学气相沉积。

3.如权利要求1所述具备快热响应超黑材料的制备方法，其特征在于步骤3)所述物理气相沉积工艺包括磁控溅射、电子束蒸发以及原子层沉积。

4.如权利要求1所述具备快热响应超黑材料的制备方法，其特征在于步骤4)所述表面等离子体处理技术是在微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统中进行；使用的等离子体包括氢等离子体、氧等离子体、氮等离子体、氩等离子体、氟等离子体。

5.如权利要求1所述具备快热响应超黑材料的制备方法，其特征在于步骤5)所述气相沉积工艺为微波等离子体化学气相沉积和热解化学气相沉积。