一种用于2.5～25μm波长范围内的减反射材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于减反射材料制备技术领域，具体涉及一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]核径迹膜在膜分离、防伪技术、医药保健、电子工业、环境科学等领域展现出了重要的应用价值。上世纪八十年代研宄发现，固体核径迹技术可用于材料表面改性，只要核径迹膜达到一定条件，该样品表面就有减反增透的光学性能。
[0003]现有的将核径迹膜用于制备减反射材料的方法一般包括辐照-存放-蚀刻-镀膜四道工序，其中镀膜工序一般是采用热蒸发镀膜工艺，该工艺步骤复杂，所用镀膜设备昂贵、操作难度大且高温蒸发容易造成核径迹膜基体的损坏，另外镀膜设备也限制了基材的尺寸。现有的辐照工序多采用单面重粒子辐照，辐照密度为107cm2以上，对辐照所用设备的要求高。因此，急需一种工艺简单、对辐照所用设备要求降低且能够实现孔径深度增大、反射率降低的材料制备方法。
【发明内容】
[0004](一)发明目的
[0005]根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种工艺较简单、核孔孔径深度增大、辐照粒子密度要求降低且能够实现在2.5?25 μ m波长范围内反射率小于I %的材料制备方法。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0009](I)辐照
[0010]利用加速器产生的重粒子在真空室中双面辐照聚酯膜，使辐照后聚酯膜两面的孔密度均达到5 X 16?1X 10 7cm2;所述重粒子为质量数大于32的粒子，粒子能量为120?500MeV，束流密度为I X 16?I X 10 Vcm2,所述聚酯膜的厚度为20?50 μ m ;
[0011](2)光致氧化
[0012]辐照过后的样品在清洁的大气环境中放置I?3个月，使聚酯膜中的潜径迹发生光致氧化过程；
[0013](3)蚀刻
[0014]( i )将步骤⑵得到的聚酯膜置入装有分析纯酒精的干净表面皿中，浸泡5?15分钟，取出并放在干净的滤纸上晾干；
[0015]( ? )将步骤(i )得到的聚酯膜置入蚀刻槽内进行预蚀刻，聚酯膜两面都浸入蚀刻液中；
[0016](iii)用紫外灯辐照以敏化步骤(ii )得到的聚酯膜，敏化后重新放入蚀刻液中在超声波作用下间歇蚀刻，蚀刻完成后清洗晾干即得到所需减反射材料；
[0017]步骤(ii )?步骤(iii)所述蚀刻液为氢氧化钠溶液。
[0018]优选地，所述聚酯膜的厚度为20?35 μπι。
[0019]优选地，所述蚀刻槽置于超声波发生器内，所述超声发生器里装有去离子水或自来水，超声发生器的设定温度为50?70°C，超声波频率为27.5kHz，功率为lkw。
[0020]优选地，氢氧化钠溶液的浓度为2?6mol/L。
[0021]优选地，步骤(3)中步骤(ii )所述预蚀刻时间为2?4min。
[0022]优选地，步骤(3)中步骤(iii)所述间歇蚀刻是每隔2_5min开启超声波，作用l-3min后关闭，间歇蚀刻的次数为3?10次。
[0023]优选地，步骤(3)中步骤(iii)所述紫外灯发出紫外线的波长为360nm。
[0024](三)有益效果
[0025]核径迹膜的核孔深度及一定程度上核孔直径的增大有利于降低材料在中、远红外波段的反射率。采用增大粒子束能量和采用更重的粒子束流辐照聚酯膜，可以实现此目的，但是这对加速器性能提出了更高的要求甚至超出了加速器的极限。
[0026]在2.5?25 μπι波长范围内制备减反射材料的传统方法是利用重粒子单面辐照聚酯膜，由于单面辐照聚酯膜的工艺得到的核孔深度小，为了使辐照后的聚酯薄在2.5?25 μ m波长范围内反射率降低至I %以下，往往采用增大聚酯膜孔密度及后续镀膜的措施，其中聚酯膜孔密度要达到107cm2以上，这两种措施具有两个严重缺陷:①聚酯膜孔密度要达到107cm2以上，需要的辐照时间非常长且辐照次数达数百次；以中国原子能科学研宄院串列加速器L70四极透镜的双散焦展宽束流管道为例，单次可提供的最大束流密度为3.2X 1Vcm2,如果达到传统方法所需的108/Cm2，则需辐照几百次，容易造成核径迹膜基体的损坏以及增加束流占用时间镀膜工序的步骤复杂，所用镀膜设备昂贵、操作难度大且高温蒸发容易造成核径迹膜基体的变形，且聚酯膜基材大小也受到镀膜设备的限制。
[0027]本发明提供的双面辐照工艺，即利用加速器提供的重粒子束流先辐照厚度为20?50 μπι聚酯膜的一面然后再辐照另一面，具有的有益效果为:在同样的辐照条件下使得核孔深度的增加，而核孔深度的增加也降低了对束流密度及聚酯膜孔密度的要求，聚酯膜孔密度只需达到8 X 16?10 X 10 7cm2即可满足反射率降低在I %以下的要求，显著降低了辐照次数和时间。另外，镀膜工艺的省略，降低了减反射材料制备的成本、难度、避免了基体变形，还减少了一个增大材料尺寸的受限因素。利用该方法制备的核径迹聚酯膜的材料在2.5?25 μ m波长范围内的反射率在I %以下，减反射效果显著。
【附图说明】
[0028]图1是本发明提供的单面辐照和双面辐照后的核径迹膜材料在2.5?25 μπι波长范围内的反射率测试曲线图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明作进一步阐述。
[0030]实施例1
[0031]一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0032](I)辐照
[0033]利用H1- 13串列加速器产生的能量为150MeV、束流密度为IX 106/cm2的32S粒子在真空室中双面辐照厚度为20 μπι的聚酯膜，使辐照后聚酯膜的正反两面的孔密度均达到 5ΧΙΟ6— 10Χ106；
[0034](2)光致氧化
[0035]辐照过后的样品在清洁的大气环境中放置I个月，使聚酯膜中的潜径迹发生一个光致氧化过程；
[0036](3)蚀刻
[0037]( i )将步骤⑵得到的聚酯膜切割成20X20cm大小置入装有分析纯酒精的干净表面皿中，浸泡7分钟，取出并放在干净的滤纸上晾干；
[0038]( ii )将步骤(i )得到的聚酯膜置入蚀刻槽内进行为时2min的预蚀刻，聚酯膜两面都浸入蚀刻液中，其中蚀刻液为浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液。蚀刻槽放入超声波发生器内，所述超声发生器里装有去离子水，超声发生器的设定温度为50°C，超声波频率为27.5kHz，功率为 Ikw0
[0039]( iii)用波长为360nm的紫外灯辐照步骤(ii )得到的聚酯膜2h，以敏化聚酯膜，敏化后重新放入氢氧化钠溶液中，每隔2min开启超声波，作用Imin后关此过程既实现了蚀刻产物的及时剥离，又减小了薄膜破裂的几率，重复进行3?10次并在电子显微镜下观察腐蚀效果。间歇蚀刻完成后清洗晾干得到所需减反射材料；
[0040]通过测试上述制备的减反射材料在2.5?25 μ m波长范围内的反射率，如图1中实线曲线所示，在2.5?25 μ m波长范围内的反射率均降至0.8%以下；图1中虚线为其他条件相同但是辐照工艺为单面辐照的核径迹膜在2.5?25 μπι波长范围内的反射率曲线图，其反射率最高接近4%。结果表面双面辐照相对于单面辐照，其反射率大幅降低。
[0041]实施例2
[0042]与实施例1不同的是，所用粒子种类为63Cu，能量为12011^，束流密度为5\106/cm2;聚醋膜的厚度为35 μπι ;
[0043]步骤(3)中所述氢氧化钠蚀刻液的浓度为5mol/L，预蚀刻时间为3min，超声发生器的设定温度为60°C ;间歇蚀刻是每隔5min开启超声波，作用3min后关闭，间歇蚀刻的次数为6次。
[0044]通过测试上述制备的减反射材料在2.5?25 μ m波长范围内的反射率，结果表明在2.5?25 μ m波长范围内的反射率均降至0.7%以下。
[0045]实施例3
[0046]与实施例1不同的是，粒子能量为200MeV，束流密度为7X 106/cm2;聚酯膜的厚度为 50 μ m ;
[0047]步骤(3)中所述氢氧化钠蚀刻液的浓度为6mol/L，预蚀刻时间为2min，超声发生器的设定温度为70°C ;间歇蚀刻是每隔3min开启超声波，作用3min后关闭，间歇蚀刻的次数为5次。
[0048]通过测试上述制备的减反射材料在2.5?25 μ m波长范围内的反射率，结果表明在2.5?25 μ m波长范围内的反射率均降至1%以下。
【主权项】
1.一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)辐照 利用加速器产生的重粒子在真空室中双面辐照聚酯膜，使辐照后聚酯膜两面的孔密度均达到5X106?1X 10 7cm2;所述重粒子为质量数大于32的粒子，粒子能量为120?500MeV，束流密度为I X 16?I X 10 Vcm2,所述聚酯膜的厚度为20?50 μ m ; (2)光致氧化 辐照过后的样品在清洁的大气环境中放置I?3个月，使聚酯膜中的潜径迹发生光致氧化过程； (3)蚀刻 (i )将步骤(2)得到的聚酯膜置入装有分析纯酒精的干净表面皿中，浸泡5?15分钟，取出并放在干净的滤纸上晾干； (? )将步骤(i )得到的聚酯膜置入蚀刻槽内进行预蚀刻，聚酯膜两面都浸入蚀刻液中； (iii)用紫外灯辐照以敏化步骤(? )得到的聚酯膜，敏化后重新放入蚀刻液中在超声波作用下间歇蚀刻，蚀刻完成后清洗晾干即得到所需减反射材料； 步骤(? )?步骤(iii)所述蚀刻液为氢氧化钠溶液。
2.根据权利要求1所述的一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述聚酯膜的厚度为20?35 μπι。
3.根据权利要求1所述的一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述蚀刻槽置于超声波发生器内，所述超声发生器里装有去离子水或自来水，超声发生器的设定温度为50?70°C，超声波频率为27.5kHz，功率为lkw。
4.根据权利要求1所述的一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为2?6mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中步骤(ii )所述预蚀刻时间为2?4min。
6.根据权利要求1所述的一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中步骤(iii)所述间歇蚀刻是每隔2-5min开启超声波，作用l-3min后关闭，间歇蚀刻的次数为3?10次。
7.根据权利要求1所述的一种用于2.5?25 μ m波长范围内的减反射材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中步骤(iii)所述紫外灯发出紫外线的波长为360nm。
【专利摘要】本发明属于减反射材料制备技术领域，公开了一种用于2.5～25μm波长范围内的减反射材料的制备方法。该方法是利用加速器产生的重粒子在真空室中双面辐照厚度为20～50μm的聚酯膜，并将辐照过后的样品在清洁的大气环境中放置1～3个月，使聚酯膜中的潜径迹发生光致氧化过程，然后利用氢氧化钠蚀刻液进行蚀刻得到所需减反射材料。该方法具有工艺较简单、核孔孔径深度增大、辐照粒子密度要求降低且能够实现在2.5～25μm波长范围内反射率小于1％的优点。
【IPC分类】G02B1-111
【公开号】CN104597529
【申请号】CN201410799612
【发明人】张贵英, 刘存兄, 倪邦发, 王平生, 肖才锦, 金象春, 姚永刚, 王兴华, 华龙
【申请人】中国原子能科学研究院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月19日