气凝胶-遮光剂复合材料中遮光剂的辐射特性

摘要

气凝胶-遮光剂复合隔热材料相比纯气凝胶,抑制辐射透过能力强,能显著提高材料在高温下的隔热性能.本文根据Mie散射理论、Beer定律及辐射传热方程,建立遮光剂的辐射特性预测模型,对不同粒径的碳黑遮光剂以及炭黑、碳化硅和氧化锆3种遮光剂的辐射性能进行计算.结果表明:在3—7.5μm的入射光波段或中高温使用环境时,添加遮光剂的气凝胶复合材料比纯气凝胶材料的消光系数有大幅提升;在固定的遮光剂质量分数下,炭黑遮光剂的最佳粒径为2—3μm;3种遮光剂中,炭黑遮光剂遮光性能最优,其次为SiC和ZrO2遮光剂,但炭黑遮光剂耐高温性能较差,因此,最佳的复合隔热材料应采用梯度设计方案,即在低温端加入炭黑遮光剂,而在中高温端加入SiC或ZrO2遮光剂.