热致变色可变发射率涂层制备方法与辐射特性研究

摘要

基于热致变色原理的可变发射率器件能够根据系统与设备温度水平，自动调节自身辐射特性，进而实现对系统温度的主动控制，在航天器热控领域具有广阔的应用前景。目前国内外对热致变色可变发射率器件的研究主要集中在贴片式热控器件和热控薄膜两方面。其中贴片式热控器件制作繁琐、成品率低，质量较大且无法在形状复杂的航天器表面进行安装，而热控薄膜，虽然能够满足微小航天器对器件轻量化的要求，具备实验室制样方面的优势，但因为无法规模化生产而使其应用受到限制。可变发射率涂层采用简便的涂覆工艺，利用功能粉体和基料树脂制备浆料涂覆在基底表面，固化得到热致变色涂层，能够适用于复杂表面的涂覆应用，应用前景广阔。本文就热致变色可变发射率涂层制备与辐射特性展开研究，研究内容包括:
　　1.热致变色可变发射率涂层制备与表征
　　本文采用溶胶凝胶法制备热致变色前驱体纳米尺度粉末填料La1-xSrxMnO3(x=0.125,0.175,0.2)、La0.7Ca0.3-xKxMnO3(x=0.05,0.1,0.15)，以有机树脂为基料制备了热致变色可变发射率涂层。研究了不同掺杂份额的可变发射率涂层物相结构、微观形貌和磁性特征。
　　2.设计并搭建稳态卡计法半球发射率测量装置
　　针对涂料型热控涂层发射率测量要求，本文设计搭建了稳态卡计法半球发射率测量装置，装置总误差小于2％。
　　3.热致变色可变发射率涂层辐射特性研究
　　以热致变色可变发射率涂层为研究对象，在173K～373K温度区间内测试其发射率。分析掺杂元素、掺杂浓度、固化方式、基料、填料占比对涂层辐射特性的影响，揭示其发射率可调特性。
　　结果表明:在173K～373K温度区间内，低温固化Al/LSMO涂层样品，发射率增幅为0.42左右。填料占比不同时，涂层发射率特性也不同。当填料占比为40wt％时，其发射率可调幅度为0.39,且在低温时发射率相对较高;填料占比为50wt％～60wt％时，其发射率增幅最大。填料占比为70wt％时，其发射率可调范围减小。低温固化Al/LCKMO涂层样品相转变温度为253K左右，发射率可调幅度达到0.48。高温烧结YSZ/LSMO涂层样品，发射率可调幅度为0.26,YSZ/LCKMO涂层样品，发射率在253K附近有较明显的增加，但变化幅度都不大。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 可变发射率热控技术发展现状

1．2．2 钙钛矿锰氧化物可变发射率热控器件研究进展

1．3 本文主要工作

2．热致变色可变发射率涂层制备与表征

2．1 热致变色可变发射率涂层制备方法

2．1．1 热致变色前驱体粉末的制备方法

2．1．2 热致变色可变发射率涂层的制各方法

2．2 热致变色前驱体粉末制备

2．3 热致变色前驱体粉末物相分析

2．3．1 LSMO热致变色前驱体粉末物相分析

2．3．2 LCKIVIO热致变色前驱体粉末物相分析

2．4 热致变色前驱体粉末微观形貌

2．4．1 LSMO热致变色前驱体粉末形貌特征与能谱分析

2．4．2 LCKMO热致变色前驱体粉末形貌特征与能谱分析

2．5 热致变色前驱体粉末磁性特征

2．5．1 LSMO热致变色前驱体粉末磁性特征

2．5．2 LCKIVIO热致变色前驱体粉末磁性特征

2．6 热致变色可变发射率涂层制备

2．7 热致变色可变发射率涂层形貌特征

2．7 本章总结

3．热致变色可变发射率涂层辐射特性测量方法

3．1 稳态卡计法半球发射率测量装置搭建

3．1．1 稳态卡计法测量原理

3．1．2 测量系统设计

3．1．3 样品的结构与薄膜加热器功率计算

3．1．4 误差分析

3．2 反射计光学法

3．3 本章小结

4 热致变色可变发射率涂层辐射特性研究

4．1 低温固化AI／LSMO热致变色可变发射率涂层辐射特性

4．1．1 不同基料树脂AI／LSMO热致变色可变发射率涂层辐射特性

4．1．2 不同填科占比AI／LSMO热致变色可变发射率涂层辐射特性

4．2 低温固化AI／LCKMO热致变色可变发射率涂层辐射特性

4．3 高温烧结热致变色可变发射率涂层辐射特性

4．3．1 YSZ／LSMO热致变色可变发射率涂层辐射特性

4．3．2 YSZ／LCKMO热致变色可变发射率涂层辐射特性

4．3．3 LCKMO热致变色可变发射率块体器件辐射特性

4．4 本章总结

5 结束语

5．1 全文总结

5．2 主要创新点

5．3 研究展望

致谢

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参考文献