提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析
高发射率红外辐射涂料的制备与性能研究
一、高发射率红外辐射涂料的制备与性能研究以价格低廉的过渡金属氧化物Fe2O3和MnO2为主要原料，并以少量的CuO和CoO为辅助料，根据TG-DSC 测试结果，分别在还原气氛和氧化气氛条件下进行了烧成，通过急冷和缓慢冷却制备了红外辐射基料。
在此基础上添加一定量的堇青石和粘结剂，制备了抗热震性能优良的红外辐射涂料，并通过正交试验优化了原料配方。
最后通过XRD、SEM、FT-IR、XPS、光谱发射率测试等现代测试方法对红外辐射涂料的物相、微观结构、内部离子化学价态及辐射性能等进行了表征，主要结果如下：1. 对Fe-Mn-Cu-Co 体系进行了堇青石和粘结剂的掺杂改性，制得了高抗热震性、高辐射率红外辐射涂料，其全红外波段的光谱发射率均在0.85 以上，尤其在 2.5～5μm的近红外波段范围内其光谱发射率接近于黑体。
2. 以Fe2O3为主的红外辐射涂料主要由正尖晶石(CuFe)Fe2O4物相构成，而以MnO2为主的红外辐射涂料主要由反尖晶石CoMn2O4物相构成。
3. 随着MnO2含量的增加红外光谱发射率逐渐增大，当MnO2含量在60wt%左右时，其发射率达到最大值，然后开始呈现下降趋势。
4. 由于还原气氛烧成和急冷使红外辐射基料中Fe、Mn、Cu 和Co 离子呈现了多种化学价态，还原气氛烧成和急冷均有利于提高红外辐射涂料的辐射性能。
5. 堇青石和粘结剂的掺杂对红外辐射涂料的发射率没有明显影响，但大大改善了红外辐射涂料的抗热震性能。
6. 粘结剂添加量对红外辐射涂料的抗热震性能有显著影响，但粘结剂配方对其影响较小。
影响红外辐射材料发射率的因素：(1)材料成分对陶瓷涂层辐射率的影响。
(2)掺杂对陶瓷辐射率的影响。
(3)复合材料有利于提高辐射率。
(4)材料处理工艺对辐射率的影响。
(5) 烧结助剂对陶瓷烧结也起着重要作用。
(6)粘结剂的种类和浓度对涂层材料辐射率有一定的影响。
(7)涂层厚度对辐射率的影响。
(8)材料表面状态对辐射率的影响。
红外辐射涂料原理及特征
红外辐射涂料原理及特征大家都知道，热量的传导方式有三种：对流、传导和辐射，辐射热是热量传递一种方式。
辐射传热是一种高效的非接触传热发生，红外辐射涂料涂覆在发热体表面时，能极大的提高发热体的红外发射率，强化辐射传热过程，增加单位时间内的热量传导，即提高红外辐射传热能力，并可以有效地保护基体材料，利于提高热能利用率，节约资源。
北京志盛威华化工有限公司长时间的研究开发，生产的一系列利用红外辐射涂料，涂料功能性强，节能效果显著，ZS红外辐射涂料以备广泛应用。
自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送和吸收热量,但大部分集中在红外线进行传送热量，这种传送能量的方式称为辐射。
物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能，简称辐射,辐射量按伦琴/小时(R)计算。
辐射是一种非接触式传热，在真空中也能进行，辐射还有“对等性”，不论物体(气体)温度高低都向外辐射，甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲辐射。
红外线和可见光一样，是一种电磁射线，位于红光外侧，一端与红光邻接，另一端与微波邻接。
志盛威华红外辐射涂料研究人员总结发现，光波中的电磁辐射都具有波动性，它又可称为电磁波。
因此，红外线具有和可见光同样形式的反射、折射、干涉、衍射和偏振等规律特点，即它既具有粒子性，又兼有波动性特征。
光波中波长为0.76－1000μm（微米）的区间属于红外区。
从理论角度讲，一般可将红外线波长分为4个区：0.76－3μm为近红外区、3－6μm为中红外区、6－15μm为远红外区，大于15μm为极远红外区。
在红外加热技术中，大体以4μm（也有人以5.6μm）为界限，4μm以下的红外线称为近红外线，4μm以上的红外线称为远红外线。
红外辐射传热就是利用红外线独特的辐射能力加热物体，使物体受热，在一定的温度下，加热物体辐射出具有一定穿透能力的红外波，使被加热物体发生分子振荡，产生能级跃迁，辐射一定波段的红外线，从而产生热量。
红外高辐射节能涂料的研究与应用
2013 年 第 12 期
2 国内外红外高辐射涂料的研究及应用现状
今天，国外已经开发出了很多性能优异的红外高辐 射节能涂料，而且这些涂料已经得到了广泛的应用。这 其中比较有代表性的有美国 CRC 公司研制的红外辐射涂 料 ；英国 CRC 公司研制的 ET-4 型红外辐射涂料 ；英 国 Harbert Beven 公 司 与 欧 澳 多 国 联 合 研 制 的 Encoat 型 红 外 辐 射 涂 料 ；日 本 CRC 公 司 推 出 的 CRC1100， CRC1500 型红外辐射涂料 ；日本日上公司生产的 HRC 型辐射涂料等 [3]。
1999 年，甘肃工业大学的郝远等人对影响 Fe2O3 基 红外辐射节能涂料发射率的因素进行了研究。他们通过 分析 Fe2O3 基红外辐射节能涂料在不同温度条件下的发射 率曲线来研究影响红外辐射节能涂料发射率的重要因素， 并且通过 x 射线衍射光谱分析对它们的影响机理进行了 初步探讨。最终发现，在涂料中加入 SiC 可以有效提高 涂料的发射率 ；另外通过合理控制预处理工艺也可以提高 涂料的发射率。并且发现涂层的最佳是厚度 0.1 mm[11]。
66││中中国国陶陶瓷瓷││CCHHIINNAA CCEERRAAMMIICCSS││22001133((4499))第第 1122 期期
一种红外线高反射涂料的制作方法
红外线高反射涂料是一种能够有效反射红外光波的涂料，通常用于军事、航空航天等领域。
其制作方法主要包括原料准备、配方设计、工艺流程等步骤。
下面将介绍一种常见的红外线高反射涂料的制作方法。
一、原料准备1. 选择合适的基材料：通常使用的基材料为聚合物树脂，如丙烯酸乙酯、聚酰亚胺等。
2. 选择高反射颜料：高反射颜料是红外线高反射涂料的关键组成部分，通常使用的有金属铝粉、硅铝粉等颜料。
3. 辅助材料：包括稀释剂、固化剂、增稠剂等。
二、配方设计1. 确定基材料配比：根据实际需要确定基材料的比例，通常树脂与颜料的比例为1:1。
2. 确定辅助材料配比：根据涂料的使用环境和要求确定稀释剂、固化剂、增稠剂等的配比。
3. 通过实验确定最佳配方：进行一系列的实验，根据反射率、耐久性等指标确定最佳的配方。
三、工艺流程1. 原料混合：按照配方将基材料、高反射颜料和辅助材料进行混合。
2. 搅拌均匀：使用搅拌设备对混合后的液体进行搅拌均匀，确保各种原料充分混合。
3. 过滤：对混合后的液体进行过滤，去除其中的杂质和颗粒。
4. 调整粘度：根据需要，通过添加增稠剂等手段调整涂料的粘度。
5. 包装存储：将调制好的红外线高反射涂料进行包装和存储，以备后续使用。
以上就是一种红外线高反射涂料的制作方法，这种涂料具有反射率高、耐久性好等特点，能够有效应用于军事、航空航天等领域。
需要注意的是，在制作过程中要严格遵循安全规范，确保操作人员的安全和生产环境的洁净。
制作过程中还需要不断进行实验和改进，以制备出更加优质的红外线高反射涂料，满足不同领域的需求。
四、优化调整1. 表面处理：为了提高涂料的附着力和光学性能，可以通过表面处理来优化涂料的性能。
常见的表面处理方法包括化学处理、机械处理和等离子处理等。
选择合适的表面处理方法，能够使涂料与基材之间得到更好的结合，从而提高涂料的使用寿命和稳定性。
2. 温湿度控制：在涂料的生产过程中，需要严格控制温度和湿度。
均匀设计在红外高发射率涂料配方中的应用
ｄ ｓｇ ｎ ｈ ｂ ａｎ ｄ ｍａｈ ｍａｉ ａ ｄ ｌｈ ｄ ｂ ｅ ｐ ｒ ｖ ｄ ａ ａ ｌ ｂ ｙ ｂ ｅ ｅ ａ ｅ ｆｉ ｇ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓＵ ・ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｔ ｅ ｔ ｌｍｏ ｅ ａ ｅ ｎ ａ ｐ ｏ ｅ ｖ ｉ ｌ ｙ ｓ ｖ ｒ ｌｖ ｒ ｙ ｎ ｘ ｅ ｉ ｃ ａ ｉ ｍｅ ｔ． ｓ ｉ ｇ ｔ ｅ ｍａ ｈ ｍａ ｉ ａ ｄ ｌ ｏ ｄ ｓｇ ｘ ｅ ｍｅ ｔ，ｈ ｗ ｈ ｉ ｄ ｒ ｆ ｃ ｈ ａ ｉ ｎ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆｔ ｅ ｉ ｆ ｒ ｄ ｎ ｈ ｔ ｅ ｔ ｌｍｏ ｅ ｅ ｉｎ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｏ ｔ ｅ ｂ ｎ ｅ ｓ ａｆ ｔ ｅ ｒ ｄ ａ ｔｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｏ ｎｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｅ ｔ ｉ ｈ ａ
年提 出的 ， 主要思 想是 通过 使用 逆变换 算法 将所 其
选择 的 ｎ种 试 验 配方 尽 可 能 均匀 地 分 布在 试验 范
围 内 ，减少 试验 量 的 同时 获得尽 量 多 的有 用信
主要 由高发射 率填料 和粘 结剂 组成 。 中填料 对涂 其
料 的辐射 性能 影响最 大 。 因此 采用 配方均 匀设 计方
学模型 ， 经试验验证该模型适用性较好。 出了改善 红外涂料辐射性能的 效途径 ： 指 有 利用该数学模 型， 选择
法向全发射 率 在 某一 固定值 处或 某一 范 围 内的 多个组 成点制 备填 料 ， 用这些 填料进 行相 应试验 ， 使 分析 出 粘 结剂种 类和使 用量对 红外 涂料 辐射性 能 的影响 方式 ， 最终确 定优 化 的涂料 组成 配方 。 并
均 匀设计在 红外 高发射 率涂料 中的应 用 配方
丁峰 。 闵磊
（ ． 州环保局 ， 苏 泰 州 ２ ５ ０ ；． １泰 江 ２ ３ ０ ２ 南京 工业 大 学 ， 苏 南京 ２ ０ ０ ） 江 １ ０ ９
ZS-1061红外
ZS-1061耐高温远红外辐射涂料红外辐射机理1、涂料原理介绍：ZS-1061耐高温远红外辐射涂料能够辐射出耐火材料更多的远红外线(红外辐射率更高)为主要特征功能。
具有较高的可见光和近红外光辐射率、较高的热红外发射率，在600℃高温以上涂层一直保持0.9∑红外吸收率和发射率,使炉膛内红外辐射能量转化为涂层的热效应，涂层再以高发射率将热量以红外辐射的形式发射回炉膛内或是以传导形式传给基材。
涂层吸热后会发射1～5μm波长的热量，而1～5μm波长的热量是极易被物体吸收的。
2、红外辐射现象：绝对温度高于-273.15时的物体都能产生红外辐射，基于物质内部结构的电荷，受到环境中能量的激发而伸缩振动或转动，成为远红外辐射的电磁波，辐射能量。
高温辐射能量波长大多数集中在1～5μm波段，比如1000℃和1300℃时，分别有76%和85%的辐射能量集中在这一波段内。
3、红外辐射波长：红外辐射是从物质中发射出来的，红外辐射是电磁波中的一段,其波长范围是0.76-1000μm,又将其划分为：近红外（0.76—3.0μm），中红外（3.0—6.0μm），远红外（6.0—15.0μm）和超远红外（15—1000μm）。
其频率范围为3×1011~4×1014HZ 之间，对应的能量范围为 1.66-1.26×10-5ev。
近红外在性质上与可见光相似，所以志盛威华总结又称为光红外。
中红外、远红外和超远红外是产生热感的原因，所以又称为热红外。
4、红外辐射定义：红外辐射又称电磁波辐射，红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，其本身不具有热性质，红外而是在其射程范围内被物质吸收，使物质分子和原子中的电子或离子产生受迫共振而引发的热效应。
红外线频率较低，穿透到原子、分子的间隙，会使原子和分子震动加快、间距拉长，即增加了热运动量，宏观看物质温度升高、汽化等。
5、如何提高涂层电磁波吸收和辐射：提高涂层红外电磁波吸收和辐射，还要兼顾涂层耐高温、抗氧化、耐热震、抗冲击等因素，涂料材料采用辐射协同强化剂、耐高温基料、高温粘结剂、能带宽的氧化物、稀土氧化物和金属等；①、温度波动吸收辐射率不动：涂料包含在不同温度段强吸收强发射强材料，随温度和波长的变化规律相匹配发挥不同材料特点，材料之间协同作用，使涂料在高温下红外发射频谱的协同作用得到优化和稳定，涂料在相应的工作温度下获得稳定的高红外发射率。
高抗热震性红外辐射节能涂层的制备与性能研究
中图分 类 号 ：Ｔ Ｑ１ ７ ４ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ ０ １ — ８ ８ ９ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ 一 Ｏ １ ５ ６ — ０ ６
Ｐｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｉ ｎｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ Ｒａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎｇ Ｃｏ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｗｉ ｔ ｈ Ｈｉ ｇ ｈ Ｔｈｅ ｒ ｍａ ｌ Ｓｈ ｏ ｃ ｋ Ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎｃ ｅ
陆 磊 ，樊希安 ，胡晓明 ，张坚义 ，吴朝 阳 ，杨 帆 ，蔡新 志
（ １ ． 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用教育部重 点实验 室，湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ８ １ ； ２ ． 苏州赛格瑞新材料有限公司 ，江苏 张家港 ２ １ ５ ６ ２ ５ ）
摘要：以堇青石、Ｓ ｉ Ｃ 、Ｃ ｒ ２ ０ ３ 、Ｔ ｉ Ｏ ２ 、Ｓ ｉ Ｏ ２ 为原料，与磷酸盐胶粘 结剂配料混匀后，经机械搅拌制 备红外辐射涂料，采用刷涂的方式在高铝砖基体表面制备红外辐射节能涂层。采用 Ｔ Ｇ — Ｄ Ｓ Ｃ研究分 析红外辐射粉末的热稳定性 ， 利用涂一 ４ 杯和漆膜附着力测定仪对涂料的流动性 能和涂层与基体的结 合强度进行表征 ，采用空冷和水 淬方式研 究涂层 的抗热震性能，并探讨 了 碳 化硅的含 量对涂层红外 发射率的影响。研究结果表 明：胶粉 比为 ２ ： １时，获得的涂料均匀，流动性最好；以磷酸盐胶粘结
红外伪装涂料的研究探讨
摘要：本文介绍了红外伪装涂料的作用机理，概括了影响红外伪装涂料的颜料及粘合剂；综述了国内外红外伪装涂料的特性及其研究现状并展望了红外伪装涂料的发展前景。
关键词：红外伪装；涂料；影响因素；研究进展0 引言随着现代侦察技术的飞速发展与完善，各种军事重要目标、特殊装备等面临着日趋严重的威胁。
传统的可见光伪装技术已经远远不能满足需求。
针对该问题，世界各国已经成功研制出了许多先进的伪装技术，其中红外伪装涂料以其制造方便、成本低廉、坚固耐用、施工方便等优势在伪装中占有重要的地位。
1 红外伪装涂料的原理在0K以上的溫度下，一切物体均会辐射红外线。
但是由于空气中存在二氧化碳、氧气、水等极性分子，处于极远红外区域的红外线会被空气吸收，只有波长正常处于“大气窗口”，即3～5μm、8～14μm区域的红外线能在大气中无阻碍传播。
而其中8～14μm波段为热成像的重要波段[1]。
目前，红外探测主要有两种探测方法：一是点源探测；二是成像探测，利用目标与背景的红外辐射差别通过成像来识别目标。
因此，实现目标红外伪装，应设法使目标热图与背景热图相似，使目标在红外热图像上看与背景相融合。
由斯蒂芬-玻耳兹曼定律及发射率定义，一个物体在全波长范围内发射的辐射出射度为：。
式中：W为物体的总辐射出射度，σ为玻耳兹曼常数，ε为物体的发射率，T为物体的绝对温度。
温度相同的物体，由于发射率的不同，在红外探测器上会显示出不同的红外图像。
另一方面，为降低目标表面的温度，红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力，以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度，从而降低目标和背景的辐射对比度，减小目标的被探测概率。
2 红外伪装涂料的影响因素目前，以降低发射率为主要目标的伪装涂料主要性能指标是：目标表面的发射率，在可见光和近红外波段的太阳能吸收率及与其它波段伪装要求的兼容性。
为此，红外伪装涂料应具有以下基本要求：（1）具有符合要求的红外发射率；（2）具有良好的热稳定性和基料结合性；（3）多频段兼容性好、结构简单、轻便坚固，成本低廉。
建筑用红外辐射降温涂料的研制的开题报告
建筑用红外辐射降温涂料的研制的开题报告1. 研究背景和意义在城市化发展进程中，建筑高温和热岛效应成为越来越严重的问题。
高温环境不仅会影响人们的生活和工作，还会造成能源的浪费。
因此，研究建筑用红外辐射降温涂料具有重要的意义。
红外辐射降温涂料是一种能够实现建筑物表面温度降低的表面涂料。
其主要原理为：红外辐射涂料能够吸收来自阳光的红外波长，将热能转移到大气中，从而减少建筑物的表面温度。
该涂料还具有良好的耐久性、环保性和经济性等诸多优点，因此在绿色建筑和节能环保领域得到广泛关注和应用。
2. 研究内容和目标本研究将以红外辐射降温涂料为研究对象，探讨涂料的配方和制备工艺，研究涂料的性能和效果，并对其应用进行实验验证和分析。
具体研究内容包括：1）涂料配方研究：分析不同成分、不同浓度、不同比例的材料对涂料性能的影响，研究最优配方。
2）涂料制备工艺：探讨涂料的制备工艺，包括合成方法、合成条件、合成时间等。
3）涂料性能测试：考察涂料的热反射率、红外反射率、吸水性、硬度、耐久性等性能，评价涂料质量。
4）实验验证：在实验室中模拟不同环境和季节下的温度变化，测试涂料的降温效果。
5）应用分析：将涂料应用于实际建筑中，对涂料降温效果、耐久性和经济效益进行评价和分析。
3. 研究方法和技术路线本研究将采用实验研究方法，包括文献调研、实验设计、涂料制备、性能测试、实验验证和应用分析等。
具体技术路线如下：1）文献调研：对建筑用红外辐射降温涂料的研究现状、应用现状和发展趋势进行综合调研和分析，为研究提供理论基础和参考依据。
2）材料选取和涂料配方设计：根据文献调研结果和实验设计需要，选取合适的材料，通过实验设计和试验优化，获得最佳涂料配方。
3）涂料制备：根据涂料配方和制备工艺条件，制备涂料样品。
4）性能测试：测试涂料的热反射率、红外反射率、吸水性、硬度、耐久性等性能指标。
5）实验验证：在实验室中模拟不同环境和季节下的温度变化，测试涂料的降温效果。
红外隐身涂料的制备及性能研究
红外隐身涂料的制备及性能研究一、本文概述随着现代军事技术的迅猛发展，红外隐身技术已成为提升武器装备生存能力和突防能力的关键手段。
红外隐身涂料作为实现红外隐身的重要手段之一，其制备与性能研究在国防科技领域具有极其重要的战略意义。
本文旨在深入探讨红外隐身涂料的制备工艺、性能表征以及应用前景，为红外隐身技术的发展提供理论支撑和技术指导。
本文将概述红外隐身技术的基本原理和红外隐身涂料的分类，介绍红外隐身涂料在军事领域的应用现状和发展趋势。
详细阐述红外隐身涂料的制备工艺，包括原料选择、配方设计、制备工艺流程以及涂层制备方法等，分析不同制备工艺对涂料性能的影响。
在此基础上，对红外隐身涂料的性能进行深入研究，包括红外隐身性能、附着力、耐候性、耐腐蚀性等方面的测试与评价。
结合实际应用需求，探讨红外隐身涂料的发展前景和未来研究方向。
通过本文的研究，旨在推动红外隐身涂料技术的创新与发展，为提升我国武器装备的红外隐身能力提供有力支持。
也为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。
二、红外隐身涂料的基本理论红外隐身涂料是一种能够降低目标在红外波段被探测和识别的特殊涂层材料。
其基本理论主要基于红外辐射的物理特性、红外探测器的原理以及涂层对红外辐射的影响等方面。
红外辐射是物体在绝对零度以上的温度时发出的电磁辐射，其波长范围大致在75~1000微米之间。
物体发出的红外辐射强度与物体的温度、表面发射率以及表面状态等因素密切相关。
红外隐身涂料通过改变目标表面的红外辐射特性，降低其在红外波段的亮度和对比度，从而实现隐身效果。
红外探测器的原理是利用目标物体发出的红外辐射来探测和识别目标。
红外探测器按照工作原理可分为光子探测器和热探测器两大类。
光子探测器通过吸收目标物体发出的红外光子来产生电信号，而热探测器则是通过目标物体发出的红外辐射引起探测器内部热敏元件的温度变化来产生电信号。
红外隐身涂料可以通过降低目标物体在红外波段的辐射强度，从而减少被红外探测器探测到的可能性。
影响红外反射涂层降温性能的因素
2004年7月 Infrared Technology July 2004影响红外反射涂层降温性能的因素*孙元宝1,2，韩 涛1，彭著良1，邱贞慧1，费逸伟1（1. 中国人民解放军空军后勤学院四系，江苏徐州 221000；2. 中国矿业大学化工学院，江苏徐州 221008）摘要：研究了影响红外反射降温涂层的影响因素，分析了涂层颜料体系的特点及提高热辐射能力的方法，提高了涂层的降温能力。
关键词：红外反射；降温性能；颜料体系；辐射材料 中图分类号：TN219 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2004)04-0073-03 引言在各种类型的降温涂料中，利用反射太阳辐射中近红外波段的能量而达到降温目的是目前普遍采用的方法之一。
在太阳辐射中，可见光区能量占整个波段的45％，紫外区占5％，而近红外区占50％，因此，对用于军事领域的深色伪装降温涂料来说，由于对涂层在可见光区域反射率的限制（GJB 1887-94），只能尽量地提高涂层在近红外区域的反射性能和其热辐射性能以达到最佳的降温目的。
影响红外反射涂层降温性能的因素有很多，下面主要从近红外反射和常温热辐射两个方面进行讨论。
1 涂层的红外热反射性能1.1 颜料对涂层红外热反射性能的影响颜料对可见光和近红外光的吸收同样也是越小越好。
同时，为减少阳光透过，颜料对太阳光应有尽可能大的散射。
颜料对可见光和近红外反射的散射能力取决于颜料和树脂折光指数的差异，散射率m 定义为颜料与树脂折光指数的比值：m =n P /n R (1)式中：n P 为颜料的折光指数（颜料的折光指数一般为1.4～2.8），n R 为树脂的折光指数（有机树脂的折光指数为1.38～1.48，变化很小）。
由式(1)可知，要达到高散射率，必须采用折光指数高的颜料。
颜料一旦选定后，其粒径对涂层的热反射性能起关键性作用：颜料的最佳粒径d 与散射波长λ的关系如下[1]：λ=d /k (2))1()2(90.022−+=m n m k π (3) 式中：m 为散射率，n 为树脂的折光指数，k 为由m 和n 决定的常数。
红外热反射涂层的研究进展
2006年第25卷第2期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·167·化工进展红外热反射涂层的研究进展闫长海，陈贵清，孟松鹤，杜善义（哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨 150080）摘要：综述了红外热反射涂料的研究进展，分别介绍了喷涂红外热反射涂层及溶胶凝胶红外热反射涂层的特点及应用。
重点阐述了纳米TiO2–SiO2复合红外热反射涂层对纤维隔热材料的改进。
关键词：红外热反射涂层；散射率；涂料；溶胶–凝胶中图分类号：TQ 63；V 258 文献标识码：A 文章编号：1000–6613(2006)02–0167–04Research progress of infrared thermal reflective coatingYAN Changhai，CHEN Guiqing，MENG Songhe，DU Shanyi（Center for Composite Materials，Harbin Institute of Technology，Harbin 150080）Abstract：The thermal insulation and protection principles of infrared thermal reflective coating and its research progress are reviewed. Nano-ceramic hollow bead application on infrared thermal reflective coatings is mainly introduced. Fabricating the composite infrared thermal reflective coating by means of the sol-gel method is presented and the improvement of the thermal insulating performance of fibrous thermal insulation by nano-composite infrared thermal reflective coating is introduced.Key words：infrared thermal reflective coating；refractive index；coatings；sol－gel由热辐射引起建筑物、工业设备、仪器设备等表面温度过高会给工业生产和人们的日常生活带来诸多问题和不便。
碳纳米管结构对红外辐射散热涂料性能的影响
碳纳米管结构对红外辐射散热涂料性能的影响张浩;楼平;刘丰文;赵定义;陈名海【摘要】以水性聚氨酯为成膜物质,以碳纳米管为功能填料,制备了具有红外辐射增强散热功能的碳纳米管复合涂料.比较了具有不同结构参数的碳纳米管对涂料散热性能的影响.结果表明:碳纳米管能有效增强涂料的辐射散热性,且碳纳米管的晶格结构越完美,缺陷越少,涂料的红外辐射散热性能越优良.【期刊名称】《上海涂料》【年(卷),期】2016(054)002【总页数】5页(P1-5)【关键词】碳纳米管;辐射散热涂料;水性涂料【作者】张浩;楼平;刘丰文;赵定义;陈名海【作者单位】国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州 313000;国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州 313000;国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州 313000;武汉科迪奥电力科技有限公司,湖北武汉 430000;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州 215123【正文语种】中文【中图分类】TQ630.7随着电子技术的高速发展和人们消费需求的日益提高，电子产品正向着高功率、高集成、小型化的方向发展，从而导致电子器件的工作温度越来越高，如果散热能力不足，将会导致电子器件的工作温度大幅上升，进而直接影响器件的性能、稳定性和使用寿命。
热传递有传导、对流、辐射三种方式。
目前电子行业都是通过在电子元器件表面粘贴散热片和加装风扇来散热，这种散热组件主要增强热的传导和对流，但会明显增加电子产品的体积，不利于产品小型化、精密化的设计［1］。
与增强热传导和热对流相比，提升散热组件的红外辐射率来增强器件的散热性能成为一种非常有效的方式。
特别是在小型电子器件、航空航天等供散热组件安装空间比较狭小的应用领域，通过传导和对流方式的散热效果非常有限，此时红外辐射散热具有非常重要的应用价值［2-4］。
增强辐射散热主要有对散热器件表面阳极氧化处理［5-6］和涂布辐射散热涂料［7-8］这两种方法。
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钢铁研究RESEARCH ON IRON & STEEL2000 No.3 P.34-37提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析欧阳德刚 周明石 张奇光 罗安智 摘 要 从电介质晶体的光谱吸收过程出发,综合分析了各有关因素对其红外辐射特性的影响,提出了改善红外辐射涂料辐射性能的途径,为红外辐射涂料的理论研究和充分发挥其在工业炉窑上的节能效果提供了理论素材。
关键词 红外辐射涂料 晶格振动 自由载流子 光谱吸收 辐射特性ANALYSIS ON ROUTE TO IMPROVEMENT IN RADIATION QUALITYOF INFRARED RADIATION PAINTOuyang Degang Zhou Mingshi Zhang Qiguang Luo Anzhi(Wuhan Iron & Steel Corp.)Synopsis Starting from the process of spectral absorption of the electrolytic crystal the present paper comprehensively analyzed factors affecting the feature of infrared radiation and pointed out the proper route to improvement in the radiation quality of the infrared radiation paint, thus providing a theoretical basis for further theoretical study as well as for bringing into full play its role of energy saving in the industrial furnace and kiln. Keywords infrared radiation paint lattice vibration free charge carrier spectral absorption radiation quality1 前 言 红外辐射涂料以其优越的辐射特性愈来愈为世人瞩目,尤其在高温工作条件下的工业炉窑中,炉内传热以辐射为主。
通过合理使用红外辐射涂层,强化炉内辐射传热不仅可以提高加热速度,还能改善加热质量和炉温均匀性,获得良好的节能效果。
然而,由于各种炉窑实际工作温度的不同,辐射光谱峰值波长随之而变;同时由于各种红外辐射涂料的光谱吸收特性的差异,导致红外辐射涂料在工业炉窑中的应用效果高低不一［1］。
针对上述问题,本文分析了电介质晶体的光谱吸收过程及各有关因素对其光谱吸收特性的影响,探讨了改善红外辐射涂料辐射特性的途径及提高其应用效果的方法。
2 电介质晶体的光谱吸收过程 电介质晶体是由原子、分子、离子、电子等粒子构成,其光谱吸收特性便是这些粒子与电磁波之间相互作用的结果。
电介质晶体的光谱吸收大致有以下几种形式:(1)基本吸收;(2)自由载流子吸收;(3)晶格吸收;(4)杂质吸收等。
以下逐一分析各种形式的吸收过程。
2.1 基本吸收过程 基本吸收过程是指晶体中电子吸收光子后,由价带跃迁到导带的过程。
显然,只有当光子能量h.v大于电子禁带宽度E g时,才能实现这种电子激发过程［2,3］即:h.v≥E g (1)式中 h——普朗克常数 v——光子频率 由此可见,基本吸收的光谱特征是:在吸收光谱区基本吸收是连续的强吸收,并且随波长的增长存在一个陡峭的波长吸收限。
其相应的吸收限波长λc为［2］:λc=c.h/E g (2)式中 c ——真空中的光速 由此式可见,影响基本吸收的主要因素是电子的禁带工度E g。
随着E g的减小,其相应的波长吸收限向长波方向移动。
对于电介质晶体来说,其电子禁带宽度约为4～10 ev［2］,代入(2)式可得其相应的波长吸收限为0.124～0.31 μm,处于紫外或远紫外区。
因而,电介质晶体的基本吸收对其红外辐射与吸收贡献较小。
2.2 自由载流子的吸收过程 晶体导带中的电子或价带中的空穴吸收光子后,引起载流子在一个能带内的跃迁,这个过程称为载流子的吸收过程。
其吸收光谱通常没有精细结构,吸收系数是随λs而单调上升。
S值一般在1.5至2.5之间,λ=c/v是光在真空中的波长［3］。
经典电子理论及量子力学理论指出,自由电子在外加周期场中将以外场的频率作振动,但不发生共振,不与外来电磁场交换能量,既不发射也不吸收电磁波。
然而,在声子或晶体中电离杂质的散射作用下,为电子跃迁的准动量守恒提供了条件,从而实现与外来辐射电磁波的能量交换。
理论分析表明,在电子与晶格碰撞中,如果电子的跃迁是由于受到声学声子的散射所引起,则其光吸收系数正比于λ1.5;而受到光学声子散射时,其吸收系数则正比于λ2.5;当电子受到电离杂质的散射时,其吸收系数正比于λ3.5。
一般情况下,以上3种散射机制都可能发生,因而,总的自由载流子的吸收系数a f将是这3个过程的总和［3］，即:a f=Aλ1.5+Bλ2.5+Cλ3.5 (3)式中 A、B、C——常数 在上述3种散射过程中,哪一种占主导地位,取决于晶体中杂质浓度。
杂质浓度越高,吸收系数a f随波长λ的变化增强［2,3］。
2.3 晶格吸收过程 光子和晶体晶格振动相互作用所引起的光吸收过程为晶格吸收过程。
光的电场使正负离子沿着相反的方向发生位移,形成电偶极矩,使晶体极化。
电偶极矩从光电磁场中吸收能量,当外加光电磁场的频率等于晶体晶格振动模式的频率时,这种光吸收达到极大值。
由Maxwell方程和黄昆方程,可求得平面波色散关系［4,5］:ε(w)=1+4π［γ22+γ212/(γ11-w2)］ ε0=1+4π(γ22+γ212/γ11) ε∞=1+4πγ22(4)式中 ε(w)——介电常数ε∞——高频介电常数γij——晶体短程作用和长程作用的复位能力,它们决定晶体弹性系数和振动固有频率w0 若把晶体晶格振动的光学模分为纵波模(L0)和横波模(T0),分别用w L和w T来表示它们的固有频率,那么便可以导出LST关系式:w2L=(ε0/ε∞)w2T (5) ε(w)=ε∞(w2L-w2)/(w2T-w2) (6) w T=γ1/211 (7) w L=(ε0/ε∞)1/2w T= ［γ11+4πγ212/(1+4πγ22)］1/2 (8) 由式(6)可见,当光子频率w介于w L和w T之间,即w L＞w＞w T时,介电常数ε(w)将是负值,晶体的消光系数及吸收系数变成很大,入射波被晶格振动共振吸收,并且在该晶体表面产生全反射现象。
2.4 杂质吸收过程 含有杂质和缺陷的晶体,其平移对称性被破坏,它的声子谱将不同于完整的晶体,将产生以杂质、缺陷为中心的局域振动模式。
这时杂质能级处于禁带之内,容易发生电子跃迁。
杂质也可能产生比热激发更多的载流子,增加自由载流子的吸收和辐射,从而改变晶体的吸收性能。
通常“轻杂质”将使晶体晶格振动频率向短波方向发展,“重杂质”则将使晶体晶格振动频率向长波方向移动。
晶场光谱就是嵌于晶格中的镧系(未填满4f壳层)和锕系(未填满5f壳层)的稀土离子与过渡金属(未填满d壳层)离子,在未满壳层f态或d态间的跃迁所引起的。
当这些元素离子嵌于适当的晶体中,晶场会感生电偶极矩,由于晶场对f、d电子的影响较大,使原来为禁止的跃迁变成为允许的跃迁。
这些跃迁通常产生紫外至可见光的吸收谱,但在这些离子较低的激发态与基态之间的跃迁,则可产生红外吸收谱［2］。
色心吸收就是含杂质、缺陷的离子晶体,在能量足够大的短波光子或粒子轰击下,在可见或其它光谱区出现的光谱吸收。
因导致这种吸收的中心与晶体变色有关,故把这种吸收中心称为色心。
由于正离子缺位所引起的吸收带,称为Ⅴ带,一般处于紫外区;而由于负离子缺位所引起的吸收带,称为F带,一般处于可见光区;此外还有其它色心引起的吸收带,如M带、R带等。
各吸收带峰值波长λm的位置可按表1给出的经验关系式计算［2］,其中d1为晶格间距。
表1 各色心吸收带λm的经验关系式吸收带V F R1R2Mλm/A615d1.11703d1.841816d1.841884d1.8411 400d1.5613 提高红外辐射涂层特性的途径 通过上述电介质晶体的光谱吸收过程分析可见,在电介质晶体的几种主要光谱吸收形式中,由于基本吸收光谱处于紫外或远紫外线区,对红外吸收与辐射贡献不大,而其它几种光谱吸收形式则有可能落在红外光谱区。
因而,以下便讨论这几种光谱吸收形式与红外吸收之间的关系,进而探讨提高红外吸收与辐射特性的途径。
3.1 晶格振动频率的调整 一般电介质晶体的晶格吸收波长介于10～100 μm之间,处于红外中长波区,这与一般工业炉窑的辐射光谱波段1～5 μm有一定的差距,因而,有必要调整红外辐射涂料中晶体介质的晶体振动频率,以提高红外辐射涂料在1～5 μm光谱波段的吸收能力,使其在工业炉窑上的应用中发挥出良好的节能效果。
根据谐振子经典理论,对于一维双原子M1与M2组成的分子沿键轴的伸缩振动,其固有振动频率v e 为［2］:v e=(G/μ)1/2/(2.π) (9)式中 μ——折合质量,即μ=M1.M2/(M1+M2) G——回复力常数 由式(9)可见,振动固有频率v e随着原子间相互作用力常数G的增加而增大,随折合质量μ的减少而增大,即有晶格常数愈小,组成晶胞的原子间距离愈小,原子与原子间作用力愈大,同时晶胞分子中原子的折合质量愈小,增强了原子间的耦合作用,从而提高了晶格振动的固有频率,相应地使晶体的晶格吸收光谱波长向红外短波区移动,可望使其处于工业炉窑的主要辐射光谱波区。
例如:BN的折合质量较小,晶格常数a=0.250 4 nm,c=0.666 1 nm,其光谱吸收带主要在2～6.5 μm;SiC的折合质量相对稍大,晶格常数a=0.151 nm,c=0.189 nm,其光谱吸收带主要在2～8 μm。
表2给出了各种固体材料的主要光谱辐射波段与晶体结构参数值［4］。
由此可见,通过对红外辐射涂料中晶体材料的合理选择或调整晶体材料的结构参数与组成元素,可以调整红外辐射涂料的主要吸收与辐射光谱波带,使其满足工业炉窑内强化辐射传热的需要。
表2 固体材料的辐射波段与晶体结构材料名称分子质量/H晶型晶格常数/A强辐射波段/μma b cBN34六方2.504 6.6612～6.5SiC40六方 1.51 1.892～8MgO40立方 4.21 2～10α-SiO260四方4.913 5.405 4.5～10α-Fe2O3168六方5.025 13.7354～10ZrO2123单斜5.1475.203 5.3154～10α-Al2O3102单斜 4.75 4.7512.97远红外ZrO2.SiO2183四方 6.6 6.6远红外3.2 杂质的合理加入 晶体中杂质的存在,将使晶格的周期性势场局部地受到破坏,在这些有杂质的局部地区,电子的能态同晶体中其他部位的电子能态有所不同,从而在电子禁带能隙中出现杂质能级,为价带中的电子与空穴跃迁提供了便利的条件,使晶体中的自由载流子浓度得到提高,进而使晶体中与红外吸收有关的自由载流子红外吸收得到改善,提高了晶体的红外吸收性能。