Al3+掺杂抗静电改性ZnO颜料制备及其质子辐照效应

摘要

ZnO白漆是一种广泛应用于各类航天器的低吸收-发射比热控涂层，具有良好的光学性能和工艺性能。航天器在轨运行期间，由于空间环境的作用会发生充放电现象，影响航天器的安全运行和使用寿命。在保障涂层光学性能的前提下，对ZnO颜料进行掺杂改性合成低电阻率的颜料，进而制备抗静电热控涂层，具有十分重要的工程应用背景和理论研究价值。
　　本文综合采用溶胶法和固相法，以异丙醇铝为掺杂剂，氨水作催化剂，对ZnO粉末成功进行了Al3+掺杂改性，合成了低电阻率、低太阳吸收比的导电颜料。并系统研究了ZnO颜料的改性工艺及其质子辐照损伤机理。
　　研究结果表明，Al3+掺杂ZnO颜料抗静电改性最佳工艺参数为：铝掺杂比例为3％、大气下900℃焙烧3h、Ar2气氛下800℃退火90min。经上述改性工艺处理后的颜料ZnO颜料电阻率从108cm下降到105cm，下降了3个数量级，同时改性处理后的ZnO颜料太阳吸收比从0.149升高为0.188，约退化了0.039，满足抗静电白漆对颜料光学性能的基本要求。
　　质子辐照前后，改性颜料太阳吸收比的变化大于纯ZnO颜料。改性ZnO颜料光学性能退化主要发生在可见光区，其吸收峰位置基本与纯ZnO颜料相同。
　　光致发光光谱(PL)分析表明，质子辐照前后改性颜料中的点缺陷种类与未改性ZnO颜料相同。包括：锌填隙(Zni)、氧填隙(Oi)、锌空位(VZn)、氧空位(VO)等，改性ZnO颜料中缺陷浓度明显提高。

目录

Al3+掺杂抗静电改性ZnO 颜料制备及其质子辐照效应

STUDY ON ANTISTATIC ALUMINUM-DOPEDZINC OXIDE PIGMENT AND ITS PROTONDADITION EFFECT

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 抗静电热控涂层

1.2.1 热控原理

1.2.2 涂层充放电机制

1.2.3 抗静电热控涂层种类

1.3 空间环境对热控涂层的影响

1.3.1 空间环境特点及其分布

1.3.2 空间环境对热控涂层的影响

1.4 国内外研究现状及分析

1.4.1 ZnO晶体特点

1.4.2 改性ZnO颜料导电机理

1.4.3 导电ZnO颜料的制备方法

1.5 研究目的与内容

第2章 材料、设备与试验方法

2.1 试验材料

2.2 试验设备与试验参数

2.3 分析测试方法

第3章 Al3+掺杂ZnO颜料的工艺研究

3.1 工艺参数对改性粉体导电性的影响

3.2 工艺参数对改性粉体光学性能的影响

3.3 Al3+掺杂ZnO颜料显微组织结构特征

3.4 本章小结

第4章 改性颜料质子辐照损伤效应与机理分析

4.1 改性颜料质子辐照试验方案

4.2 质子辐照下改性ZnO颜料的光学性能退化规律

4.3 改性颜料质子辐照损伤机理研究

4.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢