專利名稱：多功能復(fù)合光學(xué)納米膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)器件表面的膜。
背景技術(shù)：
光學(xué)系統(tǒng)是航天器的重要有效載荷。在空間環(huán)境因素作用下，光學(xué)器件的表面性能將發(fā)生退化，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的性能顯著下降。因此，對(duì)光學(xué)表面進(jìn)行防護(hù)是提高航天器可靠性和壽命的重要途徑之一。目前，國內(nèi)外多采用SiO2、MgF2、LiF等晶體薄膜作為空間光學(xué)表面的保護(hù)膜，這些薄膜的優(yōu)點(diǎn)在于光譜透過性能好，對(duì)光學(xué)表面起到良好的保護(hù)作用。但在長期接受空間輻射環(huán)境作用后，這些薄膜會(huì)著色，光譜透過率明顯下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種即使在長期空間輻射作用下仍會(huì)保持較高光譜透過率的多功能復(fù)合光學(xué)納米膜，它的成分中包括鈦酸四丁酯、無水乙醇、乙酰丙酮、二甲基甲酰胺、鹽酸、冰醋酸和水，它的成分中還包括ZrCl4、LaCl3、In(NO3)3和SnCl4，各成分所占重量份數(shù)分別為鈦酸四丁酯1-4份，無水乙醇3-9份，乙酰丙酮3-9份，二甲基甲酰胺0.001-1份，鹽酸0.01-1份，冰醋酸0.1-1份，0.02-1份的水，ZrCl40.001-0.04份，LaCl30.003-0.05份，In(NO3)30.000 1-0.001份，SnCl40.00001-0.0004份。本發(fā)明創(chuàng)造性地提出在二氧化鈦納米膜的基礎(chǔ)上，通過摻雜In、Sn、Zr及La微量元素，在保證光學(xué)性能的條件下，提高了膜的電導(dǎo)率、耐輻照能力、光降解能力和表面硬度，獲得了集防靜電、抗輻照、自清潔、抗沖擊等多功能于一身的新型光學(xué)防護(hù)膜。這種防護(hù)膜用于航天器的光學(xué)系統(tǒng)，將有效防止光學(xué)鏡頭、光學(xué)窗口及溫控涂層等元器件的表面電荷累積以及由于輻照作用而導(dǎo)致的光學(xué)性能退化和粉塵碎片的沖擊。同時(shí)，在空間太陽電磁輻射作用下，利用TiO2的光催化降解功能，可以達(dá)到光學(xué)器件表面的自清潔，有效防止有機(jī)揮發(fā)物的污染；本發(fā)明制備的光學(xué)納米膜中，納米結(jié)構(gòu)的尺寸可達(dá)到20-30nm；薄膜在可見及紅外區(qū)的光譜透過率達(dá)到85％以上；對(duì)航天器常見有機(jī)污染物(如，有機(jī)硅油)的降解率可達(dá)到40-60％；薄膜的電阻值為103～104kΩ/□；在輻照劑量為2×1016particles/cm2的帶電粒子輻照作用下(相當(dāng)于宇宙空間10-15年帶電粒子的輻照劑量)，光譜透過濾下降小于10％。在普通光學(xué)器件表面使用本發(fā)明的納米膜，可以延長光學(xué)器件的使用壽命，利于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的成分中包括鈦酸四丁酯、無水乙醇、乙酰丙酮、二甲基甲酰胺、鹽酸、冰醋酸和水，它的成分中還包括ZrCl4、LaCl3、In(NO3)3和SnCl4，各成分所占重量份數(shù)分別為鈦酸四丁酯1-4份，無水乙醇3-9份，乙酰丙酮3-9份，二甲基甲酰胺0.001-1份，鹽酸0.01-1份，冰醋酸0.1-1份，0.02-1份的水，ZrCl40.001-0.04份，LaCl30.003-0.05份，In(NO3)30.0001-0.001份，SnCl40.00001-0.0004份。
本發(fā)明的制備方法為公知技術(shù)室溫下，將鈦酸四丁酯與所需的一半乙醇混合制成溶液A，將ZrCl4和LaCl3與二甲基甲酰胺混合制成B液，將另一半乙醇與水、鹽酸、冰醋酸、SnCl4混合制成C液，將In(NO3)3于20-90℃水浴下溶于乙酰丙酮溶液中，此溶液稱為D。在劇烈攪拌下將溶液B、C及D依次緩慢逐、滴加地入A中即可形成均勻透明的溶膠，配制完后的溶膠繼續(xù)攪拌穩(wěn)定一段時(shí)間后即可獲得浸涂液。
本發(fā)明膜的使用方法利用浸涂法將配制好的溶液施于清潔的基材表面，迅速放在20-120℃烘箱中洪干15分鐘，然后在放入200-800℃的馬弗爐中熱處理50-120分鐘，隨爐冷卻后得到薄膜。
具體實(shí)施例方式
二本實(shí)施方式各成分所占重量份數(shù)分別為鈦酸四丁酯2份，無水乙醇5份，乙酰丙酮5份，二甲基甲酰胺0.01份，鹽酸0.03份，冰醋酸0.3份，0.2份的水，ZrCl40.008份，LaCl30.01份，In(NO3)30.0005份，SnCl40.00007份。
具體實(shí)施例方式
三本實(shí)施方式各成分所占重量份數(shù)分別為鈦酸四丁酯3份，無水乙醇7份，乙酰丙酮7份，二甲基甲酰胺0.07份，鹽酸0.08份，冰醋酸0.8份，0.8份的水，ZrCl40.02份，LaCl30.04份，In(NO3)30.0008份，SnCl40.0002份。
本發(fā)明的納米膜可以應(yīng)用于航天器的表面部件，特別是光學(xué)器件的防護(hù)，也可以應(yīng)用于普通器件的抗輻照、防靜電及除塵，所以只要是本發(fā)明的配方，就應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，而無論其作何種用途。
權(quán)利要求
1.一種多功能復(fù)合光學(xué)納米膜，它的成分中包括鈦酸四丁酯、無水乙醇、乙酰丙酮、二甲基甲酰胺、鹽酸、冰醋酸和水，其特征在于它的成分中還包括ZrCl4、LaCl3、In(NO3)3和SnCl4，各成分所占重量份數(shù)分別為鈦酸四丁酯1-4份，無水乙醇3-9份，乙酰丙酮3-9份，二甲基甲酰胺0.001-1份，鹽酸0.01-1份，冰醋酸0.1-1份，0.02-1份的水，ZrCl40.001-0.04份，LaCl30.003-0.05份，In(NO3)30.0001-0.001份，SnCl40.00001-0.0004份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合光學(xué)納米膜，其特征在于各成分所占重量份數(shù)分別為鈦酸四丁酯2份，無水乙醇5份，乙酰丙酮5份，二甲基甲酰胺0.01份，鹽酸0.03份，冰醋酸0.3份，0.2份的水，ZrCl40.008份，LaCl30.01份，In(NO3)30.0005份，SnCl40.00007份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能復(fù)合光學(xué)納米膜，其特征在于各成分所占重量份數(shù)分別為鈦酸四丁酯3份，無水乙醇7份，乙酰丙酮7份，二甲基甲酰胺0.07份，鹽酸0.08份，冰醋酸0.8份，0.8份的水，ZrCl40.02份，LaCl30.04份，In(NO3)30.0008份，SnCl40.0002份。
全文摘要
多功能復(fù)合光學(xué)納米膜，它涉及一種光學(xué)器件表面的膜?，F(xiàn)有的膜在長期接受空間輻射環(huán)境作用后，這些薄膜會(huì)著色，光譜透過率明顯下降。本發(fā)明各成分所占重量份數(shù)分別為鈦酸四丁酯1－4份，無水乙醇3－9份，乙酰丙酮3－9份，二甲基甲酰胺0.001－1份，鹽酸0.01－1份，冰醋酸0.1－1份，0.02－1份的水，ZrCl
文檔編號(hào)G02B1/10GK1598620SQ20041004377
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
發(fā)明者張麗新, 何世禹, 楊德莊, 魏強(qiáng), 趙丹 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)