本發(fā)明屬于薄膜，涉及一種黑膜，尤其涉及一種黑膜及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、黑膜是一種具有高吸光性和低反射率的薄膜材料，廣泛應(yīng)用于光學(xué)、電子和能源領(lǐng)域。在光學(xué)器件中，黑膜用于減少雜散光及提高成像質(zhì)量；在太陽(yáng)能電池中，它可增強(qiáng)光吸收，提升能量轉(zhuǎn)換效率等。

2、但是，現(xiàn)有技術(shù)中公開的黑膜的穩(wěn)定性較差，在濕度較高的環(huán)境中容易發(fā)生水失效，難以通過雙85環(huán)境測(cè)試，從而限制了黑膜的使用范圍。

3、cn112526663a公開了一種基于原子層沉積的吸收膜，由基底和其上的多層吸收膜系組成，所述多層吸收膜系由吸收膜層和介質(zhì)膜層交替組成，吸收膜層為最內(nèi)層，靠近基底設(shè)置；介質(zhì)膜層為最外層；所述多層吸收膜系由原子層沉積方法得到。該文獻(xiàn)通過原子層沉積技術(shù)制備的吸收膜，在設(shè)計(jì)波段內(nèi)吸收率可達(dá)99％以上，可在高深寬比的復(fù)雜光學(xué)表面以及大曲率光學(xué)元件等特殊領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，有望在虛擬現(xiàn)實(shí)、防偽等方面廣泛應(yīng)用。但是，該基于原子層沉積的吸收膜容易發(fā)生水失效，穩(wěn)定性不足。

4、cn103017384a公開了一種碳膜輔助的太陽(yáng)能選擇性吸收膜系及其制備方法。該碳膜輔助的太陽(yáng)能選擇性吸收膜系包括鍍制在金屬襯底上的氮氧化鈦薄膜、無定形碳薄膜、氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜。該文獻(xiàn)通過引入無定形碳膜，使得吸收膜系的太陽(yáng)能吸收率高達(dá)98.0％，發(fā)射率可低至2.3％，具有極高的光熱轉(zhuǎn)換效率和集熱效率。同樣的，該碳膜輔助的太陽(yáng)能選擇性吸收膜系在濕度較高的環(huán)境中容易發(fā)生失效，限制了其使用范圍。

5、現(xiàn)有技術(shù)中公開的黑膜都有一定的缺陷，存在著在濕度較高的環(huán)境中容易發(fā)生水失效，難以通過雙85環(huán)境測(cè)試，從而限制了黑膜的使用范圍的問題。因此，開發(fā)設(shè)計(jì)一種新型的黑膜及其制備方法至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種黑膜及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明中通過在所述黑膜頂部的層疊膜層(光射入且暴漏于外部環(huán)境中的層疊膜層)中的吸收膜與介質(zhì)膜之間設(shè)置有至少一層阻水膜，阻止了水汽對(duì)黑膜頂部的層疊膜層中吸收膜的侵蝕，從而增強(qiáng)了黑膜的耐水汽侵蝕性能，避免了黑膜在濕度較高的環(huán)境中發(fā)生的水失效；本發(fā)明提供的所述黑膜通過了雙85環(huán)境測(cè)試，具有更廣泛的適用范圍。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種黑膜，所述黑膜包括層疊設(shè)置的至少兩層層疊膜層；所述層疊膜層包括層疊設(shè)置的吸收膜與介質(zhì)膜；

4、所述黑膜的頂部為介質(zhì)膜，所述黑膜頂部的層疊膜層中的吸收膜與介質(zhì)膜之間設(shè)置有至少一層阻水膜。

5、現(xiàn)有技術(shù)中用作吸收膜的材料往往易在水汽侵蝕下失效，從而造成黑膜的性能失效。

6、本發(fā)明中通過在所述黑膜頂部的層疊膜層(光射入且暴漏于外部環(huán)境中的層疊膜層)中的吸收膜與介質(zhì)膜之間設(shè)置有至少一層阻水膜，阻止了水汽對(duì)黑膜頂部的層疊膜層中吸收膜的侵蝕，從而增強(qiáng)了黑膜的耐水汽侵蝕性能，避免了黑膜在濕度較高的環(huán)境中發(fā)生的水失效；本發(fā)明提供的所述黑膜通過了雙85環(huán)境測(cè)試，具有更廣泛的適用范圍。

7、由于黑膜的頂部需要采用折射率較低的介質(zhì)膜，且黑膜頂部的層疊膜層中的吸收膜需要避免水汽的侵蝕；因此，只能將阻水膜設(shè)置于黑膜頂部的介質(zhì)膜與吸收膜之間，既實(shí)現(xiàn)黑膜了黑膜耐水性能的增強(qiáng)，又避免了對(duì)黑膜的吸光性能造成影響。

8、優(yōu)選地，每層所述層疊膜層中吸收膜的折射率高于介質(zhì)膜。

9、基于光學(xué)設(shè)計(jì)的原理，提供的黑膜中包括至少兩層層疊膜層，每層層疊膜層中層疊設(shè)置有折射率較低的介質(zhì)膜與折射率較高的吸收膜，并使吸收膜位于光射入的一側(cè)，從而減少了黑膜對(duì)光的反射，提升了黑膜的吸光性能。

10、優(yōu)選地，每層所述層疊膜層中吸收膜的折射率分別獨(dú)立地為2～2.5，吸光系數(shù)分別獨(dú)立地不低于1。

11、本發(fā)明中每層所述層疊膜層中吸收膜還具有較高的吸光系數(shù)，還使黑膜具有較好的光吸收性能，從而進(jìn)一步提升了黑膜的性能。

12、本發(fā)明中，每層所述層疊膜層中吸收膜的折射率分別獨(dú)立地為2～2.5，例如可以是2、2.05、2.1、2.15、2.2、2.25、2.3、2.35、2.4、2.45或2.5，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

13、優(yōu)選地，每層所述層疊膜層中介質(zhì)膜的折射率分別獨(dú)立地為1.35～1.7，例如可以是1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.68、1.69、1.695、1.7或1.7，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

14、本發(fā)明中每層所述層疊膜層中介質(zhì)膜的吸光系數(shù)不受限定，優(yōu)選為具有吸光性能的介質(zhì)膜。

15、本發(fā)明中每層所述層疊膜層中介質(zhì)膜的折射率分別獨(dú)立地為1.35～1.7，例如可以是1.35、1.36、1.37、1.38、1.39、1.40、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、1.46、1.47、1.48、1.49、1.50、1.51、1.52、1.53、1.54、1.55、1.56、1.57、1.58、1.59、1.60、1.61、1.62、1.63、1.64、1.65、1.66、1.67、1.68、1.69或1.70，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

16、優(yōu)選地，每層所述層疊膜層中吸收膜的厚度分別獨(dú)立地為15～200nm，例如可以是15nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm或200nm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

17、優(yōu)選地，每層所述層疊膜層中吸收膜的材質(zhì)分別獨(dú)立地包括tialc、tin或tialn中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括tialc與tin的組合，tin與tialn的組合，tialc與tialn的組合，或tialc、tin與tialn的組合，優(yōu)選為tialc。

18、優(yōu)選地，每層所述層疊膜層中介質(zhì)膜的厚度分別獨(dú)立地為30～100nm，例如可以是10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

19、優(yōu)選地，每層所述層疊膜層中介質(zhì)膜的材質(zhì)分別獨(dú)立地包括sio2、mgf或al2o3中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括sio2與mgf的組合，mgf與al2o3的組合，sio2與al2o3的組合，或sio2、mgf與al2o3的組合，優(yōu)選為sio2。

20、本發(fā)明中將吸收膜的材質(zhì)優(yōu)選為tialc的同時(shí)，將介質(zhì)膜的材質(zhì)優(yōu)選為sio2，tialc吸收膜可充當(dāng)良好的吸收層，能夠吸收特定波長(zhǎng)范圍的光，與sio2介質(zhì)膜配合，能實(shí)現(xiàn)對(duì)從可見光到近紅外光等寬波長(zhǎng)范圍的高效吸收；另外，在太陽(yáng)能電池中，tialc吸收膜可有效吸收光能，sio2介質(zhì)膜可優(yōu)化光的傳輸和反射，兩者協(xié)同作用能提高光能到電能的轉(zhuǎn)換效率。

21、優(yōu)選地，所述阻水膜的厚度為5～20nm，例如可以是5nm、7nm、9nm、11nm、13nm、15nm、17nm、19nm或20nm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

22、優(yōu)選地，所述阻水膜的材質(zhì)包括al2o3、zro2或tio2中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括al2o3與zro2的組合，zro2與tio2的組合，al2o3與tio2的組合，或al2o3、zro2與tio2的組合，優(yōu)選為al2o3。

23、第二方面，本發(fā)明提供了一種第一方面所述黑膜的制備方法，所述制備方法包括：

24、在基底的表面，通過原子層沉積重復(fù)依次沉積吸收膜與介質(zhì)膜；

25、最后一次沉積所述吸收膜時(shí)，在所得吸收膜的表面上先通過原子層沉積至少一層阻水膜后，再進(jìn)行所述介質(zhì)膜的沉積。

26、優(yōu)選地，通過原子層沉積吸收膜、介質(zhì)膜與阻水膜時(shí)的溫度分別獨(dú)立地為350～500℃，例如可以是350℃、355℃、360℃、365℃、370℃、375℃、380℃、385℃、390℃、395℃、400℃、405℃、410℃、415℃、420℃、425℃、430℃、435℃、440℃、445℃、450℃、455℃、460℃、465℃、470℃、475℃、480℃、485℃、490℃、495℃或500℃，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

27、優(yōu)選地，當(dāng)所述吸收膜的材質(zhì)為tialc時(shí)，通過原子層沉積所述吸收膜時(shí)，采用的前驅(qū)體包括al(ch3)3和ticl4。

28、優(yōu)選地，當(dāng)介質(zhì)膜的材質(zhì)為sio2時(shí)，通過原子層沉積所述介質(zhì)膜時(shí)，采用的前驅(qū)體包括二異丙氨基硅烷與o3。

29、優(yōu)選地，當(dāng)阻水膜的材質(zhì)為al2o3時(shí)，通過原子層沉積所述阻水膜時(shí)，采用的前驅(qū)體包括al(ch3)3與o3。

30、第三方面，本發(fā)明提供了一種第一方面所述黑膜的應(yīng)用，所述黑膜用于光學(xué)、電子或能源領(lǐng)域。

31、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點(diǎn)值，還包括沒有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

32、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

33、本發(fā)明中通過在所述黑膜頂部的層疊膜層(光射入且暴漏于外部環(huán)境中的層疊膜層)中的吸收膜與介質(zhì)膜之間設(shè)置有至少一層阻水膜，阻止了水汽對(duì)黑膜頂部的層疊膜層中吸收膜的侵蝕，從而增強(qiáng)了黑膜的耐水汽侵蝕性能，避免了黑膜在濕度較高的環(huán)境中發(fā)生的水失效；本發(fā)明提供的所述黑膜通過了雙85環(huán)境測(cè)試，具有更廣泛的適用范圍。