基于Matlab和正交实验法研究W-Al_2O_3系太阳能吸收膜光学性能变化规律

基于Matlab软件编程,以耐高温双干涉型W-Al_2O_3系太阳能吸收膜为例,采用正交实验方法,模拟研究W-Al_2O_3系高温太阳能吸收膜结构变化对其光学性能的影响规律,找出影响涂层光学性能的关键因素,经过膜系结构优化,获得吸收比达0.929、550℃发射比仅为0.075的涂层组合。     

黑镍涂层的制备与光学性能研究

研究了以玻璃为基材，用电镀的方式制备Black Nickel-Cu-Glass选择性吸收涂层的方法，该涂层获得了α=0.93-0.95,ε=0.05-0.06,α/ε=15的光学性能，论述了制备条件和膜层厚度及基材表面光洁度对光学性能的影响。由实验结果得出双层黑镍的最佳厚度为0.048-0.063mg/cm^3，意志支黑镍的最佳厚度为0.040-0.052mg/cm^2以及涂层组成的主要成分的比例范围，用图示法详细说明了镀液温度对涂层光学性能的影响。     

Fe2O3—Cr2O3选择性吸收涂层的研究

研究了Ｆｅ２Ｏ３－Ｃｒ２Ｏ３有机硅改性丙烯酸选择性吸收涂层及其与ＴｉＯ２－ＳｉＯ２选择性透过膜复合涂层的性能，讨论了影响涂层光学性能的因素。当黑色颜料用量为４０－５０％、粒径０．０５－０．５μｍ、掺铝箔２０％左右、涂层厚度的２μｍ时，涂层光学性能较佳。该涂层还有较好的力学、耐腐蚀及耐老化等性能。涂敷ＴｉＯ２－ＳｉＯ２薄膜后其光学性能、硬度和耐蚀性等均得到改善。     

M-AlN太阳选择性吸收涂层的研制

为提高在高温条件下选择性吸收涂层的性能,采用金属粒子注入介质基体中形成的金属陶瓷作吸收材料,制成金属陶瓷复合薄膜,它具有优良的光学性能和热稳定性。根据对金属陶瓷膜系的光学性能进行理论计算的结果,采用磁控多靶反应共溅射的方法对膜系进行反演寻优工艺实验。     

硫化铅选择性涂层的研制

本文报道一种我所研制成的低成本选择性硫化铅涂层,其太阳吸收率α_s=0.91—0.94,红外发射率ε_n=0.34—0.58。研究了配比、厚度和颗粒度对涂层光学性能的影响,硫化铅颗粒分布峰值位于2微米附近时,可获得较好的光学性能,该峰值刚好位于选择性涂层光谱的截止波长。作为粘合剂,沥青清漆在红外光谱范围有良好的透明性。     

AlCrON太阳能选择性吸收涂层的制备及性能研究

采用直流反应磁控溅射及空气中300℃热处理法在Cu基底上制备Al Cr ON太阳能选择性吸收涂层。对所制备涂层的光谱选择性吸收性能和热稳定性能进行表征,涂层的吸收比和发射比分别为0.921和0.075。结果表明涂层具有较高的光学性能。另外,空气中300℃、100 h热处理后涂层的光学性能几乎不变,表明该涂层适用于平板太阳集热器。     

采光涂层材料的光性

利用光学干涉原理设计和研究光谱选择性涂层是当前太阳能利用研究的一个重要方面,这种涂层基本上都是由一些折射率高低不同的膜层交替叠合而成,只要适当选择不同折射率的材料,控制膜层厚度和层数,就可制成各种性能的采光涂层。本文从评价材料的重要光学常数折射率着手,从化学键参数出发,运用原子量、电负性、以及电荷-半径比等参数来研究材料的折光性。总结了单一元素、离子型卤化物、氧化物和非氧化物等近二百种材料的组成、结构、化学键参数与折射率的关系。探索各类材料的折射率变化规律,预测某些材料的折射率范围。     

TiAlON太阳能吸收膜的制备及高温性能衰减分析

采用直流磁控溅射制备AlON/TiAlON(LMVF)/TiAlON(HMVF)/Cu型太阳能光谱选择性吸收薄膜,并对其光学性能及高温下的衰减机理进行研究。吸收膜沉积态的吸收比和发射比分别为0.951和0.045(100℃)。在500℃的大气气氛中热处理200 h后涂层的光学性能出现小幅衰减。主要的衰减机制为薄膜在高温下O、N和Cu发生轻微扩散及氧化。结果表明AlON/TiAlON(LMVF)/TiAlON(HMVF)/Cu型太阳能吸收膜具有良好的光学性能,可适用于CSP中高温发电及民用生活等方面。     

不同吸热涂层平板集热器的热性能衰减研究

为分析不同吸热涂层平板集热器的热性能衰减,以蓝膜、阳极氧化和黑铬集热器为研究对象,基于太阳集热器热性能测试平台,对集热器热性能及空晒老化性能进行测试。分别测试吸热涂层样品的吸收比和发射比,分析空晒前后平板集热器吸收比、发射比和瞬时效率的变化情况及影响因素。研究结果表明:在温度约为18℃的工况下,蓝膜集热器热性能为75.5%,黑铬为73.4%,阳极氧化为69.3%,吸热涂层的光学性能是影响平板集热器热性能的主要因素。平板集热器瞬时效率、吸收比和发射比变化情况的依存关系为Δη≈9.553Δα-1.213Δερ,该式可衡量平板集热器的热性能衰减度。通过空晒老化性能实验可知,提高平板集热器吸热涂层的抗腐蚀、抗氧化能力,可延长集热器的使用寿命。     

Al基涂层和Ni-Cr基涂层抗蒸汽氧化性能研究

对T91+Al基涂层和T91+Ni-Cr基涂层在600℃/27 MPa蒸汽参数下的氧化性能进行了研究,氧化1 300 h后,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了氧化膜表面及横截面形貌、微观组织结构和元素分布。结果表明:Al基涂层和Ni-Cr基涂层的抗蒸汽氧化性能显著优于T91钢试样,且Al基涂层的抗蒸汽氧化性能优于Ni-Cr基涂层;蒸汽氧化过程中Al基涂层表面形成了以Al的氧化物(Al氧化物为主,一定量的Si氧化物和Cr氧化物)为主的连续致密氧化膜;蒸汽氧化过程中Ni-Cr基涂层表面形成了富Ni和Cr的氧化膜。     

SiCrOxNy选择性吸收涂层制备及性能研究

采用直流及中频反应溅射在铜基底上沉积SiCrO_xN_y光谱选择性吸收涂层。对该涂层的光学性能进行表征,其吸收比为0.938,80℃发射比为0.07。经300℃,200 h热处理后,吸收比无明显变化,发射比小幅升高;俄歇电子能谱(AES)分析显示,界面处元素扩散和Cu基底氧化是涂层光学性能下降的主要原因。在35℃下进行5%盐雾腐蚀试验,腐蚀初期涂层发射比迅速升高,腐蚀36 h后吸收比衰减加速,涂层表面开始出现剥落现象;致密的SiO2减反射层对增强涂层耐盐雾腐蚀性能有明显效果。     

低发射比测量有了“新武器”

太阳能选择性吸收涂层是太阳能热利用行业中最核心的功能材料,表征其光学性能的关键指标主要是太阳吸收比α和热发射比ε.太阳能热利用企业为了推动技术进步,不断研发性能更优越的太阳能选择性吸收涂层,追求更高的太阳吸收比α和更低的热发射比ε,并做到涂层均匀、性能稳定.因此,太阳能选择性吸收涂层光学性能的准确测量是十分重要的技术.     

涡轮叶片用渗Al涂层高温氧化行为

采用料浆法在涡轮叶片材料K4104镍基高温合金表面制备渗Al涂层,利用静态高温氧化以及多种物理测试方法研究了渗Al涂层的防护性能。对试验过程中氧化动力学特征及氧化膜形貌的变化进行了深入的分析。试验结果表明:渗Al涂层改善了合金的抗氧化性能;长时间的高温氧化使渗Al涂层/基体间出现空洞,导致氧化膜剥落,涂层的抗氧化性能有一定程度减弱。     

双层黑铬选择性吸收涂层可见光谱光学常数的测定

本文讨论了可见光谱范围内双层黑铬选择性吸收涂层(Al+黑铬+Cr_2O_3)中的金属衬底膜、强吸收膜及减反射膜的光学常数谱n(λ)、κ(λ)及整个涂层的反射率谱R(λ)的测定与数据处理过程。 用椭圆偏振光谱仪测定金属膜(Al)、强吸收膜(黑铬)的样品椭圆参数谱△(λ)、ψ(λ);用“分层测试陪片测厚方案”测定各膜层的光学常数谱n_t(λ)、κ_t(λ),用双入射角法测定膜层厚度d。采用统计试验法进行数据处理,获得它们的n(λ)、κ(λ)谱值,最后计算出整个涂层的反射率谱值R(λ)。其值与用分光光度计实测的R(λ)值吻合。     

阳极化铝电解着色选择性吸收涂层

本文报道了在铝底材上采用阳极氧化、电解着色方法制备的太阳能选择性吸收涂层。其太阳吸收率α_s=0.92-0.96,法向发射率ε_n=0.1-0.2。镀层经200℃加速试验及室外曝露试验,光学性能无明显变化。最后讨论了影响涂层光学性能的因素,并对薄膜结构进行了分析。     

以sol—gel技术制备太阳能减反射涂层

着重介绍了sol-gel(熔胶-凝胶)技术大面积、工业化制备高硬度、耐摩擦太阳能减反射涂层的意义、原理和方法,并从其作为商品工业化的角度,介绍了SiO2单层膜系和TiO2-SiO2双层膜系太阳能减反射涂层生产工艺、设备及环境要求等,给出了部分商业化减反射涂层的性能特征等技术参数.     

太阳能集热系统减反射涂层的研究

报道了用国产ＳＳ－１硅溶胶制备减反射涂层的方法。硼硅玻璃经减反射处理后反射率降低４．５％。讨论了影响涂层光学性能的因素。用该法制备的减反射膜光学性能优良，生产设备简单，原料价格便宜，适宜在平板和真空管集热器玻璃表面上大面积涂覆减反射膜。     

Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟

研究了双层Al-AlN吸收层加减反射层结构膜系,并对这种结构膜系涂层性能进行分析和模拟,在模拟得到单层Al-AlN层的膜厚和填充因子基础上,工艺优化制备得到的Al-AlN选择性吸收涂层吸收率达到0.942,100℃发射率为0.044,聚光比为1条件下,光热转换效率为0.89。     

不同水质的NaCl溶液对太阳选择性吸收涂层耐盐雾性能的影响

采用去离子水、自来水及饮用纯净水为溶剂分别配制浓度5%wt的NaCl溶液,用这3种不同的盐雾介质对样片进行盐雾试验。分光光度计和热发射比测定仪测试膜层实验前后的光学性能变化情况,并根据表面外观的变化,分析3组实验不同实验结果产生的原因和盐雾对选择性吸收涂层的腐蚀机理。     

电解着色阳极氧化铝涂层

电解着色阳极氧化铝涂层具有优良的光学性能,其太阳吸收率达0.91—0.06,红外发射率只有0.1—0.2。在200℃工作条件下,该涂层的光学性能十分稳定,若在400℃下进行短时间处理,还可使它的发射率进一步下降。因此,它是一种很有前途的新型选择性吸收涂层。