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3类光热转换涂层的力学、光学和集热性能研究 被引量：4
1
作者 王国伟 尧克光 +1 位作者 焦青太 刘广虎 《电镀与涂饰》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期65-67,共3页
制备了3种不同类型的光热转换涂层──喷涂高分子涂层、电镀黑铬涂层和物理气相沉积氮氧化钛涂层,测试了涂层的力学性能和光学性能。将不同涂层试样做成平板板芯,装配成平板集热器,测试了3种平板集热器的集热性能。结果表明,物理气相沉... 制备了3种不同类型的光热转换涂层──喷涂高分子涂层、电镀黑铬涂层和物理气相沉积氮氧化钛涂层,测试了涂层的力学性能和光学性能。将不同涂层试样做成平板板芯,装配成平板集热器,测试了3种平板集热器的集热性能。结果表明,物理气相沉积氮氧化钛涂层集热器的集热性能最好,电镀黑铬涂层次之,但静电喷涂高分子涂层集热器在低温使用时性价比更高。 展开更多
关键词 光热转换涂层 集热 平板集热器 高分子涂层 电镀黑铬 氮氧化钛 物理气相沉积
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纳米颗粒对金属陶瓷光热转换涂层选择吸收特性的影响
2
作者 袁小朋 康亚斌 +3 位作者 王晓波 李克伟 宫殿清 程旭东 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期142-154,共13页
以双金属、氮化物和氧化物作为吸光组元的金属陶瓷涂层是一类极具发展潜力的耐高温光热转换涂层,为了明确其光谱选择性吸收机理,采用第一性原理计算和有限差分时域(FDTD)法研究了WTi、Cr_(2)O_(3)和TiN的能带结构、电子结合特性和分布... 以双金属、氮化物和氧化物作为吸光组元的金属陶瓷涂层是一类极具发展潜力的耐高温光热转换涂层,为了明确其光谱选择性吸收机理,采用第一性原理计算和有限差分时域(FDTD)法研究了WTi、Cr_(2)O_(3)和TiN的能带结构、电子结合特性和分布特征对选择吸收特性的影响。研究结果表明:WTi双金属纳米颗粒因Ti的掺杂会产生强烈的原子轨道杂化,导致能带上移和带宽变窄,可以强化对电子的局域限制,有助于增强带间耦合作用和表面等离子体激元共振效应;Cr_(2)O_(3)氧化物纳米颗粒中存在较窄的禁带,键长易发生变化,故在高温下其光吸收机制会从电子跃迁方式向表面等离子体激元共振效应转变;TiN氮化物纳米颗粒中不存在禁带,体现出更广的光吸收波长范围,同时颗粒间稳定的键长和较高的载流子浓度增强了体系的稳定性和自由载流子光吸收效应。此外,FDTD模拟发现,小尺寸纳米颗粒在0.3~1.5μm波段内具有很高的吸收系数,而大尺寸纳米颗粒虽然吸收系数不高,但是具有更高的散射系数。基于此,创新性地提出了多尺度分层化金属陶瓷光热转换涂层的组织构筑策略,使不同粒径的纳米粒子呈分层化有序排列,可以充分利用不同粒径纳米颗粒在不同波段的吸收优势并增强纳米粒子间的相互作用,有助于实现对太阳光的全谱吸收。实验研究结果表明,纳米颗粒分层化的AlCrON基金属陶瓷光热转换涂层不仅吸收率高达0.901,发射率还仅为0.184,同时能够在500℃、大气环境下保持稳定1000h以上,表现出极为优异的光谱选择吸收性和热稳定性。 展开更多
关键词 材料 光热转换涂层 纳米颗粒 金属陶瓷涂层 选择吸收特性
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分层化金属陶瓷光热转换涂层的微结构构筑与热稳定性
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作者 康亚斌 袁小朋 +3 位作者 王晓波 李克伟 宫殿清 程旭东 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期306-318,共13页
针对金属陶瓷基光热转换涂层高温热稳定性不足的核心问题,提出构筑吸光纳米颗粒分层化结构来替代传统金属陶瓷涂层中纳米颗粒随机分布的结构,这不仅可以抑制高温下涂层中纳米颗粒的团聚和长大,而且能够增强涂层与太阳光的交互作用,达到... 针对金属陶瓷基光热转换涂层高温热稳定性不足的核心问题,提出构筑吸光纳米颗粒分层化结构来替代传统金属陶瓷涂层中纳米颗粒随机分布的结构,这不仅可以抑制高温下涂层中纳米颗粒的团聚和长大,而且能够增强涂层与太阳光的交互作用,达到热稳定性和选择吸收性能的同步提升.基于此思想,本文设计并制备了Cr/AlCrN/AlCrON/AlCrO多层金属陶瓷光热转换涂层,对其微结构、光学性能和热稳定性进行了详细的研究.研究结果表明,沉积态涂层的吸收率达到了0.903,发射率为0.18.3,而且在500℃、大气环境下退火1000 h后,涂层的吸收率竟提高至0.913,发射率也仅有0.199,表现出良好的光谱选择吸收性和优异的高温热稳定性.微观组织分析发现,在AlCrON吸收层内形成了AlN,Cr_(2)N纳米颗粒嵌于非晶陶瓷电介质基体的稳定双相复合结构,并且AlN,Cr_(2)N纳米颗粒呈分层化规则排列.时域有限差分(FDTD)模拟表明,纳米粒子的分层化分布可以将光子囚禁在AlCrON层内,从而增强太阳光和涂层的作用时间和强度,有助于提升涂层对太阳光的吸收,而且退火过程中纳米颗粒的长大会减小颗粒之间的间距,使得涂层消光光谱红移,能够更好地匹配太阳辐射谱,同时这种特殊的结构能够有效地避免纳米颗粒之间的团聚,从而实现对涂层选择吸收性能和热稳定性的双重调控. 展开更多
关键词 光热转换涂层 热稳定性 选择吸收性能 微结构
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