一种具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法

本发明涉及一种具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法。

背景技术：

1、近年来，各类飞行器不断发展，然而飞行器在运行过程中表面温度会升高，从而产生大量红外辐射，极易被高灵敏性红外探测设备捕获。鉴于此，以低红外发射率材料为代表的可以明显降低器件表面红外辐射强度的红外隐身技术得到广泛关注。其中，碳材料由于其高电导率，优异的力学性能和耐环境性能等成为红外隐身材料领域的研究热点。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的旨在提供一种具有低红外发射率的氮/硫共掺杂碳膜的制备方法。

2、技术方案：本发明所述的氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)将碳膜浸入氢氧化钾溶液中，干燥，得到活化的碳膜；

4、(2)将活化的碳膜在含有硫代乙酰胺的气氛下煅烧，得到氮/硫共掺杂碳膜。

5、其中，步骤(1)中，所述碳膜由多个直径为60～65nm的碳纳米管相互缠绕而成，碳膜具有良好的导电网络。

6、其中，步骤(1)中，氮/硫共掺杂碳膜的厚度为20～30μm。

7、其中，步骤(1)中，氢氧化钾溶液的浓度为2～2.5mol/l；碳膜通过koh溶液活化，能够使碳膜在后续热处理过程中形成更多的活性位点，便于异质原子的掺杂。

8、其中，步骤(1)中，碳膜在koh溶液中活化时间为不低于24h。

9、其中，步骤(2)中，活化后的碳膜在含有硫代乙酰胺的气氛下煅烧，硫代乙酰胺的加入量为1.0～4.0g。

10、先活化再在含有硫代乙酰胺的气氛下热处理，煅烧过程中会形成大量的碳空位，通过异质原子掺杂，使碳膜上形成大量缺陷，从而有效增强碳膜的导电性，降低碳膜的红外发射率；碳膜经过氮硫双原子掺杂，得到具有丰富缺陷的氮/硫共掺杂碳膜。

11、其中，步骤(2)中，煅烧温度为500～550℃，热处理保温时间为2～2.5h，升温速率为5～5.5℃/min。

12、有益效果：相比于现有技术，本发明具有如下显著的优点：本发明方法制得的碳膜在3～5μm波段下红外发射率可低至0.349；同时碳膜还具有良好的焦耳热性能，从而能够使材料在低电压下快速达到所需温度，实现对目标器件的红外隐身效果。

技术特征：

1.一种具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述碳膜由多个直径为60～65nm的碳纳米管相互缠绕而成。

3.根据权利要求1所述的具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，氮/硫共掺杂碳膜的厚度为20～30μm。

4.根据权利要求1所述的具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，氢氧化钾溶液的浓度为2～2.5mol/l。

5.根据权利要求1所述的具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，碳膜在koh溶液中活化时间为不低于24h。

6.根据权利要求1所述的具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，活化后的碳膜在含有硫代乙酰胺的气氛下煅烧，硫代乙酰胺的加入量为1.0～4.0g。

7.根据权利要求1所述的具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，煅烧温度为500～550℃，保温时间为2～2.5h，升温速率为5～5.5℃/min。

技术总结
本发明公开了一种具有低红外发射率氮/硫共掺杂碳膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将碳膜浸入氢氧化钾溶液中，干燥，得到活化的碳膜；(2)将活化的碳膜在含有硫代乙酰胺的气氛下煅烧，得到氮/硫共掺杂碳膜。本发明方法制得的碳膜在3～5μm波段下红外发射率可低至0.349；同时碳膜还具有良好的焦耳热性能，从而能够使材料在低电压下快速达到所需温度，实现对目标器件的红外隐身效果。

技术研发人员：姬广斌,吴越,谭淑娟
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17