| 太阳光谱选择性吸收涂层的制备及其性能研究 | |
耿庆芬
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| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 杨生荣 ; 刘刚 |
| 2012-05-18 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 环境材料与生态化学研究发展中心 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 尖晶石型颜料 选择性吸收涂层 光谱选择性 耐候性 Spinel Pigment Spectrally Selective Coating Spectral Selectivity Durability |
| Abstract | 随着能源问题和环境问题的日益严峻，太阳能热利用技术中的太阳光谱选择性吸收涂层的制备及应用成为人们关注的焦点。高效率的太阳能热利用不仅要求集热器的吸收涂层具有较高的光谱选择性，而且要求其具有良好的耐候性。同时，太阳能集热与建筑一体化又要求集热器的集热表面，即吸收涂层具有丰富的色彩而非单一的黑色。本论文在较全面地分析了太阳光谱选择性吸收涂层的基本类型、制备方法以及国内外研究进展的基础上，利用设备简单、操作方便、成本低廉、污染较小的喷涂法和溶胶-凝胶浸涂法对具有较好选择性和耐候性的吸收涂层进行制备研究，主要研究结果如下： 1. 采用溶胶-凝胶燃烧法合成了尖晶石型CoCuMnOx黑色颜料和CoCr2O4蓝色颜料，并利用喷涂法制备了以CoCuMnOx颜料为吸光剂的黑色吸收涂层和以 CoCuMnOx、CoCr2O4混合颜料为吸光剂的绿色吸收涂层。研究表明:所制备的黑色吸收涂层的最佳选择性为αs=0.928，ε100=0.198；绿色吸收涂层的使用可以更好地满足太阳能集热与建筑一体化的要求，但同时也损失了一部分选择性，其选择性为αs= 0.91~0.92，ε100=0.33~0.40；所有制备的涂层均具有较好的耐候性。 2. 采用溶胶-凝胶燃烧法合成了尖晶石型CuCr2O4，并利用喷涂法制备了以其为吸光颜料的太阳光谱选择性吸收涂层。在制备CuCr2O4过程中得到了燃烧后粉末颜料(经分析为CuO和Cr2O3的混合物)和不同温度下煅烧所得粉末(经分析为CuCr2O4)。研究表征以不同粉末颜料为吸光剂的吸收涂层得到如下结论：以CuCr2O4为吸光剂的吸收涂层的光谱选择性(αs=0.88~0.91，ε100=0.27~0.35)要远优于以CuO和Cr2O3混合物为吸光剂的吸收涂层(αs=0.83~0.88，ε100=0.60~0.66)。 3. 采用溶胶-凝胶燃烧法合成了尖晶石型CuCrxMn2-xO4 (x=0.5, 1)粉末吸光颜料。在不同温度下煅烧所得CuCrxMn2-xO4粉末为吸光颜料，采用喷涂法制备成太阳光谱选择性吸收涂层。研究发现：以 700 °C下煅烧所得CuCr0.5Mn1.5O4为吸光颜料的涂层具有最佳光谱选择性(αs=0.92-0.93，ε100=0.22-0.31)，我们尝试从晶形的完善程度和晶格对称性角度进行了解释；根据涂层的发射率变化规律与颜料的粉末发射率成正相关的关系，我们通过分析表征颜料的粉末发射率来预选颜料，以期获得高光谱选择性吸收涂层。 4. 溶胶-凝胶法和浸涂法相结合制备太阳光谱选择性吸收涂层研究。与传统浸涂法相比，溶胶-凝胶浸涂法制备光谱选择性吸收涂层需要的处理温度大大降低，从而大幅度降低在煅烧过程中基底材料机械性能的损失；与喷涂法所制备涂层相比，溶胶-凝胶浸涂法制备的涂层光谱选择性和耐候性均大幅度提高。 |
| Funding Project | 聚合物摩擦学组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/2803 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） 环境材料与生态化学研究发展中心 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 耿庆芬. 太阳光谱选择性吸收涂层的制备及其性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2012. |
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| 201272耿庆芬.pdf（3464KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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