一种柔性基底光热转换薄膜及其制备方法和应用

本发明属于光热转换膜制备，具体涉及一种柔性基底光热转换薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着可穿戴电子物联网的迅速发展，柔性光热转换材料因其独特的优势而备受关注。然而，现有的柔性光热转换材料往往存在吸收率低、发射率高以及光热转换效率低等问题，限制了其在实际应用中的性能。因此，开发一种高效、稳定的柔性光热转换材料具有重要的实际意义。

2、近年来，二硫化钼(mos2)作为一种典型的二维层状材料，因其优异的光学、电学和机械性能而备受关注。然而，纯mos2的光热转换效率有限，需要通过掺杂等手段进行性能优化。银(ag)和铜(cu)作为常见的金属掺杂元素，能够有效提高mos2的光吸收能力和光热转换效率。本研究采用共溅射法，在柔性棉布基底上成功制备了ag-mos2、cu-mos2以及ag-cu-mos2共掺杂的光热转换薄膜。这种方法不仅实现了金属元素与mos2的有效结合，还保证了薄膜的柔韧性和轻便性。通过精确控制溅射条件，可以调控薄膜中金属元素的掺杂量和分布，从而优化其光热性能。

3、例如，公开号为cn 110408158 a的中国专利申请公开了一种基于碳纳米管的光热转换材料及其制备方法，该材料利用碳纳米管的优异导热性和光吸收性能，实现了高效的光热转换，据该专利记载，所制备的光热转换材料在特定光照条件下，表面温度可迅速升高，并具备较高的光热转换效率和稳定性。然而，尽管碳纳米管基光热转换材料在性能上有所突破，但其制备成本较高且在某些应用场景下柔韧性仍有待提升。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种柔性基底光热转换薄膜及其制备方法和应用，用以解决现有的柔性基底上应用的光热转换薄膜存在柔韧性差的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，包括以下步骤：

4、将cu、ag和mos2原子共溅射到柔性基底上，在柔性基底上形成cu、ag掺杂的mos2复合薄膜；

5、随后将cu、ag掺杂的mos2复合薄膜进行热处理，得到柔性基底光热转换薄膜。

6、进一步地，在将cu、ag和mos2原子共溅射到柔性基底之前，所述柔性基底采用超声清洗20min～30min。

7、进一步地，所述柔性基底为棉布、聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜中的一种。

8、进一步地，所述柔性基底的表面粗糙度<30nm；所述共溅射的时间为20～40min，功率为90～110w。

9、进一步地，所述cu、ag和mos2原子共溅射采用共同溅射cu靶、ag靶和mos2靶进行；所述cu靶、ag靶和mos2靶与基底之间的距离分别为7～10cm。

10、进一步地，所述共溅射时的真空度>1×10^-4pa，气压为0.8pa～1.0pa；所述cu、ag掺杂的mos2复合薄膜中，以原子百分数计，cu掺杂浓度为1％～5％，ag掺杂浓度为0.5％～3％。

11、进一步地，所述热处理为退火处理；所述退火处理的温度为400～600℃，时间为1-2h。

12、本发明还公开了采用上述制备方法制备得到的一种柔性基底光热转换薄膜。

13、进一步地，当cu、ag掺杂的mos2复合薄膜中的cu掺杂浓度为3％、ag掺杂浓度为2％时，所述柔性基底光热转换薄膜在1sun下的最高表面温度为85℃，光热转换效率达到82％以上。

14、本发明还公开了上述柔性基底光热转换薄膜在可穿戴电子设备中的应用。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明公开了一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，采用cu、ag和mos2原子共溅射的方法，在柔性基底表面形成cu、ag掺杂的mos2复合薄膜，采用柔性基底和共溅射法制备工艺，使得薄膜具有优异的柔韧性和可弯曲性，适用于可穿戴电子设备等领域。

17、进一步地，本发明通过优化cu和ag的掺杂浓度，实现了薄膜的高吸收率、低发射率和高效的光热转换能力，薄膜在机械处理后性能保持稳定，具有良好的耐用性。

技术特征：

1.一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，其特征在于，在将cu、ag和mos2原子共溅射到柔性基底之前，所述柔性基底采用超声清洗20min～30min。

3.根据权利要求1所述的一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，其特征在于，所述柔性基底为棉布、聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，其特征在于，所述柔性基底的表面粗糙度<30nm；所述共溅射的时间为20～40min，功率为90～110w。

5.根据权利要求1所述的一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，其特征在于，所述cu、ag和mos2原子共溅射采用共同溅射cu靶、ag靶和mos2靶进行；所述cu靶、ag靶和mos2靶与基底之间的距离分别为7～10cm。

6.根据权利要求1所述的一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，其特征在于，所述共溅射时的真空度>1×10^-4pa，气压为0.8pa～1.0pa；

7.根据权利要求1所述的一种柔性基底光热转换薄膜的制备方法，其特征在于，所述热处理为退火处理；所述退火处理的温度为400～600℃，时间为1-2h。

8.一种柔性基底光热转换薄膜，其特征在于，采用权利要求1～6中任意一项所述的制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的一种柔性基底光热转换薄膜，其特征在于，当cu、ag掺杂的mos2复合薄膜中的cu掺杂浓度为3％、ag掺杂浓度为2％时，所述柔性基底光热转换薄膜在1sun下的最高表面温度为85℃，光热转换效率达到82％以上。

10.权利要求8或9所述的柔性基底光热转换薄膜在可穿戴电子设备中的应用。

技术总结
本发明公开了一种柔性基底光热转换薄膜及其制备方法和应用，属于光热转换膜制备技术领域。本发明公开的制备方法，采用Cu、Ag和MoS2原子共溅射的方法，在柔性基底表面形成Cu、Ag掺杂的MoS2复合薄膜，采用柔性基底和共溅射法制备工艺，使得薄膜具有优异的柔韧性和可弯曲性，适用于可穿戴电子设备等领域。

技术研发人员：师晶,郝晨伟,邓康勋,谭李
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28