[發明專利]一種熱致變色可變發射率涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201310261981.0
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103386786A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 李強;范德松;宣益民
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B32B9/04
• 分類號: B32B9/04;B32B15/00;B32B33/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域,具體涉及一種熱致變色可變發射率涂層及其制備方法。

背景技術

摻雜二價堿土金屬元素的稀土錳氧化物材料具有熱致改變輻射特性。在合適的摻雜濃度條件下，錳氧化物材料屬性隨溫度變化發生鐵磁金屬態-順磁絕緣態轉變而呈現獨特的光學、電學以及磁學特性，并且可根據系統與設備的溫度水平，調節自身輻射特性，控制系統與設備和外界環境之間的輻射能量交換，實現對系統與設備溫度的控制與管理，使其在國民經濟和國防領域均有廣闊的應用前景。在建筑節能領域，可將其設計為具有輻射性能可控的智能窗玻璃或建筑物材料，實現冬暖夏涼的節能效果；在航天器熱控技術領域，可利用錳氧化物發射率隨溫度變化的熱致變色特性實現對航天器表面溫度的自動控制。當航天器溫度升高時，用于其表面的錳氧化物材料的發射率增大，從而可將多余的熱量排散到外太空；而當航天器處理冷環境時，表面溫度急劇降低，其所用錳氧化物材料的發射率也相應地降低，從而實現無輔助裝置條件下阻止了航天器內部熱量的損失。因其無外加輔助裝置而具有高效可靠的優勢。

目前這種材料的應用方式主要是將該材料加工成亞毫米級厚度的陶瓷薄片（規格為40×40×0.3?mm）并粘貼到相應的基底材料上，其過程比較繁瑣，成品率較低；其次，樣品加工成薄片時導致過多的材料損耗，材料利用率較低；再有因陶瓷薄片韌性差的特點，導致陶瓷薄片厚度越薄，其機械性能就越差；最后，陶瓷薄片粘貼到基底上時，薄片之間的連接處存在較大的縫隙，使得材料難以大面積應用，且這種薄片無法應用于形狀復雜的構件表面。

與陶瓷薄片的應用方式相比，涂層是一種比較理想的實施方式，盡管國內外對錳氧化物涂層開展了相關的研究，但所制備的涂層要么沒有克服陶瓷薄片的缺陷要么沒有呈現出熱致改變輻射特性。其中，對比文獻1（Darius?Nikanpour?et?al.,?An?Autonomous?Variable?Emittance?Thermal?Radiatior?For?Small?&?Microsat?Temperature?Control?4th?symposium?of?Small?Satellites?Systems?and?Services,?ESA,?2008）采用脈沖激光沉積法在金屬基底上制備了(La,Sr)MnO₃涂層，但其發射率基本沒有變化。對比文獻2（Chunhua?Wu,?et?al.,?Thermochromic?property?of?La_0.8Sr_0.2MnO₃?thin-film?material?sputtered?on?quartz?glass,?Journal?of?Alloys?and?Compounds,?2010,?506,?L22-L24）采用磁控濺射法在玻璃基底上制備了La_0.8Sr_0.2MnO₃涂層，并報道了其發射率的變化，但因La_0.8Sr_0.2MnO₃陶瓷材料較差的韌性，導致制備涂層過程中所用的La_0.8Sr_0.2MnO₃陶瓷靶材料開裂，涂層沉積率低下；其次，錳氧化物的磁性對磁場的屏蔽作用，濺射沉積時它們會減弱或改變靶表面的磁場分布，影響濺射效率。對比文獻3（Xingmei?Shen?et?al.,?Infrared?emissivity?of?Sr?doped?lanthanum?manganites?in?coating?form,?Journal?of?Alloys?and?Compounds,?2011,?509,?8116-8119）用環氧樹脂、偶聯劑及填料與La_0.8Sr_0.2MnO₃粉末混合形成漿料，并刷涂到基底上形成涂層，但其涂層的發射率并沒有隨溫度變化。其次，因錳氧化物存在磁性，在與環氧樹脂、偶聯劑及填料混合時，其磁性導致混合攪拌不均勻。因此，錳氧化物磁性對熱致變色可變發射率涂層的制備也有很大的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱致變色可變發射率涂層及其制備方法，克服了錳氧化物陶瓷薄片的缺陷，避免了錳氧化物磁性對涂層制備的影響，實現了熱致變色涂層的發射率可調功能，解決了錳氧化物熱控材料大面積應用和復雜構件表面應用的難題，提高了材料的利用率。

實現本發明目的的技術解決方案為：