铁酸镧B位掺Mn/Co/Cr试样的红外辐射性能与机理

采用高温固相烧结法制备了粉体材料LaFeO₃、LaFe_0.75Co_0.25O₃、LaFe_0.75Cr_0.25O₃和LaFe_0.75Mn_0.25O₃,通过XRD、FTIR、SEM、XPS等检测手段对材料进行表征,同时运用CASTEP模块模拟计算了材料的电子能带结构和光学性质。实验结果表明：掺入Mn/Cr/Co离子后晶格发生畸变,晶格对称性降低。Mn/Cr/Co掺杂后的粉体材料在近中红外波段发射率排序为：掺Mn>掺Co>掺Cr>纯LaFeO₃,其中掺Mn在0.2～2.5μm波段为0.8722,2.5～5μm波段为0.6755,远大于纯LaFeO₃的发射率（近中红外波段发射率均为0.5左右）。发射率提升的机理在于：Mn掺杂后,引入了Mn³⁺杂质能级,产生了激活能小的Mn³⁺?Mn⁴⁺跳跃小极化子,电子-氧空位载流子吸收亦增强,同时体系的晶格畸变导致振动吸收加剧。第一性原理计算结果表明掺杂Mn/Cr/Co材料的禁带宽度分别0.793eV、2.406eV、1.722eV均小于纯LaFeO₃的3.817eV,结合态密度计算结果分析其原因,主要Mn3d、Cr3d、Co3d轨道与O2p轨道杂化形成杂质能级,同时Mn3d、Cr3d、Co3d在导带也存在态密度峰,且峰的位置都比LaFeO₃峰更靠近费米能级,作为新的导带底相当于缩短了价带顶到导带底之间的间隙宽度。LaFe_0.75Mn_0.25O₃材料在近中红外波段的优异辐射性能表现,可作为耐高温抗氧化高发射率材料在高温热工炉窑具有潜在应用前景。     

红外陶瓷的研究进展及应用

红外陶瓷由于其良好的红外性能而受到越来越多的关注和研究。本文总结了近年来影响红外发射率的因素、改善和提高红外陶瓷的红外发射率的方法以及红外陶瓷材料的应用。     

常温远红外陶瓷粉和远红外日用陶瓷的研究

远红外日用陶瓷不仅对食物、饲料、水有活化作用，加速酒的发酵和成熟，而且对人体还具有保健功能。本研究采用液相法制备出纳米远红外陶瓷粉，把远红外陶瓷粉按适当比例掺入普通陶瓷釉浆中，制成常温下具有高效发射锭红外线功能的日用陶瓷产品。如瓷碗、盘、茶杯、酒具等。脸用XRD分析其物相和SEM观察其显微结构、结果表明，当远红外陶瓷粉在基釉中的添加量为10wt％时，可提高日用陶瓷釉面的光泽度和显微硬度，且釉面质量优良。经中国计量科学研究院测试，远红外陶瓷粉的法向全辐射发射率94％，远红外日用陶瓷的法向全辐射发射率达到83％以上。     

煤田土壤热红外发射率特征及其有机质估算模型

利用傅立叶热红外光谱仪探测煤田土壤的光谱数据和土壤有机质含量数据,分析了原始光谱发射率的特征,求算原始发射率的一阶、二阶导数,分别建立原始发射率、一阶导数、二阶导数与有机质之间的模型,检验和评价了每个模型的适用性。结果表明：(1)土壤的有机质含量随着地表地物类型和周边环境的不同而存在明显差异;(2)无论有机质含量存在多大的差异,热红外光谱发射率随波长的增加的而变化的趋势不变;但土壤热红外光谱的发射率在8-11.5 um范围内最敏感,有机质含量的大小会对其敏感性产生影响;(3)一阶导数、二阶导数的发射率与有机质的相关性明显优于原始发射率数据,发射率数据的导数处理能够有效的增强与有机质之间的相关性,且在该研究区发射率数据的二阶导数与有机质含量相关性最高;(4)一阶导数和二阶导数的热红外光谱发射率与有机质含量之间的拟合函数效果均较为良好,尤其二阶导数发射率的指数函数效果最佳;一阶导数的多元逐步回归拟合模型预测能力略优于线性函数模型。     

空心镍球在太阳能吸热涂层上的研究应用

将超细空心镍粉与丙烯酸树脂混合制成涂料,采用浸沾法制备太阳能选择性吸收涂层并测试涂层的光学性能.测试结果表明,涂层有很高的吸收率(0.98),可能由于丙烯酸树脂或者涂层过厚的原因,涂层有比较高的发射率.涂层的吸收率会随着镍粉粒径的增大而减小,发射率则随着涂层的厚度增大而增大,与镍粉粒径无关.     

红外隐身涂料粘合剂的研究进展

粘合剂是红外隐身涂料的重要成分,对涂料的红外性能有较大的影响.通过对当前红外隐身涂料粘合剂的研究成果进行分析,明确了红外隐身涂料对粘合剂红外性能和力学性能的要求,简要介绍了无机粘合剂、导电和半导电聚合物的性能特点及作用原理,列举了以ITO(掺锡氧化铟)为填料的多种树脂粘合剂的红外性能,详细介绍了通过改性方法获得低发射率或力学性能较好的粘合剂的实例.指出了当前红外隐身涂料粘合剂研究中存在的几点问题及其发展方向,对下一步的研究有一定的辅助作用.     

高紫外反射ZnO/SiO2复合粉体制备及其热控涂层性能研究

目的 以ZnO/SiO2复合粉体为填料,开展新型热控涂层制备方法研究,提高传统白色热控涂层的紫外反射率, 研制出具有太阳全光谱高反射性能的热控涂层。方法 以硫酸锌和硅酸钠为原料,采用常温化学合成与高温热处理相结合的方法制备ZnO/SiO2复合粉体,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及紫外可见分光光度计等仪器,对复合粉体的微观结构及光学性能进行表征。然后以ZnO/SiO2复合粉体为填料,以无机硅酸钾为粘结剂,制备了ZnO/SiO2热控涂料,通过不同颜基比和厚度的优化,得到了太阳全光谱(200~ 2600 nm)高反射白色热控涂层的制备方法。结果 研制的ZnO/SiO2复合粉体在紫外波段的反射率均大于88%,与传统ZnO粉体相比具有明显提升。当以无机硅酸钾为粘结剂、颜基比为2:1、喷涂厚度为100~140 μm时,所制备涂层在太阳全光谱呈现高反射特性,此时涂层的太阳吸收比为0.12,红外发射率为0.92。结论 ZnO/SiO2热控涂层具有优异的热控性能,与传统白色热控涂层相比具有更低的吸收比,同时在太阳全光谱具有高反射特性,可以满足新一代大功率卫星长寿命和高效散热的技术需求。     

炭/炭复合材料表面SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层的抗氧化性能与红外发射特性研究

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能并降低其红外发射率,采用包埋–刷涂法在其表面制备了SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层。借助XRD、SEM等表征分析了涂层的成分与微观结构,并研究了SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层包覆C/C复合材料在1500℃动态空气条件下的抗氧化性能,以及在90和500℃下的红外发射率。结果表明:由疏松结构SiC内涂层和镶嵌结构ZrSiO_4-SiO_2外涂层组成的SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层具有优异的抗氧化性能,在1500℃流动空气(0.6 L/min)等温氧化条件下氧化50 h后试样的氧化失重率仅为0.03%。在C/C复合材料表面制备SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层后其红外发射率明显降低,并随温度升高而越低。复合涂层包覆试样在90℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.55和0.66;在500℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.48和0.62。SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层包覆C/C复合材料可作为优良的低红外发射率高温热结构材料应用于航空航天领域。     

冷颜料在红外隐身涂料中的应用

目的通过冷颜料降低目标的表面温度,起到红外隐身的作用。方法采用XRD衍射仪和紫外/可见光/近红外分光光度计等,分析颜料的相结构及近红外光谱特性。采用红外辐射率测量仪、紫外/可见光/近红外分光光度计和红外灯模拟太阳光照射,分析涂层的红外发射率及反射隔热性能。结果与炭黑颜料相比,铁铬黑颜料的近红外平均反射率为57%,且反射光谱与叶绿素基本一致;当填料质量分数为10%时,铁铬黑涂层的近红外反射率最大,平均反射率为39.2%,红外发射率为0.91;20%(质量分数)炭黑涂层和10%(质量分数)铁铬黑涂层相比,铁铬黑涂层的反射隔热效果明显,其平衡温度较普通炭黑涂层低8.8℃。结论红外隐身材料应考虑颜料对涂层红外发射率的影响,在满足涂层颜色的条件下尽量控制颜料的添加量,实际应用中以颜料添加10%(质量分数)为宜,在满足涂层反射隔热要求的同时,保证了涂层的红外发射率。     

不同发射率红外隐身涂层在典型背景中的伪装效率研究

通过对发射率F为0．42～0．95的迷彩隐身涂层在典型背景中的红外温度和红外热像图的测试分析,总结出不同红外发射率隐身涂层在周日里与典型背景的融合程度,计算了各发射率隐身涂层的伪装效率。对红外隐身涂层的发射率梯度设计和不同发射率红外斑块在目标表面的分布提出了合理化建议。