[发明专利]一种具有纳米多孔结构的周期性多层超薄隔热薄膜及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种具有纳米多孔结构的周期性多层超薄隔热薄膜及其制备和应用，该超薄隔热薄膜包括基底，沉积在基底上的粘结层，以及在基底上周期性依次复合的隔热层和反射层。与现有技术相比，本发明的制备工艺简单，条件可控，成本低，有望在航空航天高温隔热及民用隔热保温领域得到推广应用。

技术领域

本发明属于隔热技术领域，涉及一种具有纳米多孔结构的周期性多层超薄隔热薄膜及其制备和应用。

背景技术

隔热材料是一类具有绝热性能且对热流起到屏蔽作用的材料，它可有效减少材料高温面向低温面的热量传输。隔热材料应该具备一定的结构来阻隔热量的三种传播方式：热传导，热辐射和热对流。

隔热材料对缓解能源危机，提高能源利用效率，保护仪器设备，提高使用寿命等具有重要意义。在日常生活，工农业生产，航空航海等领域，往往要求隔热材料具有良好的隔热性能的同时兼具优秀的力学性能，并对隔热材料的轻质化，安全性的要求越来越高。

在工业领域，耐火砖，耐火纤维，膨胀珍珠岩及多孔硅酸钙等无机隔热材料被广泛应用在冶金，化工，机电，建材及陶瓷的热加工过程中，这些材料价格低廉但是隔热效果不佳，仍然造成了大量的能量损失。在建筑领域，矿物棉，膨胀珍珠岩及泡沫塑料被广泛应用于建筑保温隔热，但是这些材料体积大，强度低，影响了建筑的整体美观和安全性能。在航海航天领域，船体长时间暴露在阳光直射下导致船体温度较高，影响船室内船员的正常生活与工作，同时影响船体内部精密仪器，设备和零部件的正常运转，这对隔热材料的性能提出了更高的要求。但是，目前的隔热薄膜在隔热性能、轻薄度等方面都存在不同程度的不足，本发明也正是基于此而提出的。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种具有纳米多孔结构的周期性多层超薄隔热薄膜及其制备和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种具有纳米多孔结构的周期性多层超薄隔热薄膜，包括基底，沉积在基底上的粘结层，以及在基底上周期性依次复合的隔热层和反射层。该薄膜的反射层可有效反射红外线，降低薄膜对环境热辐射的吸收，隔热层可以降低热传导，粘结层可以提高薄膜整体的稳定性和牢固性。通过控制磁控溅射的条件，隔热层具有纳米尺度的多孔结构，可以有效延长热传导路径。

进一步的，所述的基底为聚合物薄膜、玻璃、硅片、金属及其氧化物片中的一种。

进一步的，所述的粘结层为Cr层，优选的，其厚度为1～1000nm。

进一步的，所述的隔热层为SiC、Si₃N₄、SiO₂、TiO₂、Al₂O₃中的一种或多种，优选的，其厚度为1～1000nm。

更进一步的，当隔热层为多组分时，不同组分之间按顺序复合。另外，隔热层具有纳米多孔结构，优选的，具有的多孔结构呈垂直型、水平型和/或无序型，如图1所示。

进一步的，所述的反射层为W、Ag、Al中的一种，优选的，隔热层与反射层的厚度比为1000：(1～1000)。

进一步的，隔热层和反射层周期性复合的周期数为1～100000。

本发明的技术方案之二提供了一种具有纳米多孔结构的周期性多层超薄隔热薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)取基底置于磁控溅射台上，先在基底上沉积粘结剂层，然后再周期性依次沉积隔热层和反射层，得到薄膜粗品；

(2)对薄膜粗品进行退火处理，即得到目标产物。