蘭州化物所開發新型陶瓷太陽能吸熱膜制備技術
來源：蘭州化學物理研究所 | 0評論 | 3563查看 | 2014-08-01 09:25:00
太陽能光熱利用需要通過太陽能集熱器來實現，隨著太陽能建筑一體化和太陽能光熱工業化應用技術的發展，太陽能平板集熱器的使用量正在不斷增加。據有關報道，目前國內太陽能平板集熱器的年產能已超過3880萬平米。太陽能吸熱膜（涂層）是集熱器的核心部件。然而，目前制備太陽能吸熱膜（涂層）的主要方法，包括涂料涂覆法、電鍍法、溶膠-凝膠法、磁控濺射法等，均存在一定缺陷，如污染環境、應用范圍窄、工藝條件苛刻、生產成本高和耐候性較差等。因此，發展綠色技術，生產高性能、低成本的太陽能吸熱膜，成為平板集熱器領域急需解決的技術瓶頸。
中國科學院蘭州化學物理研究所研究人員經過多年研究，采用兩種以上半導體尖晶石型過渡金屬氧化物，通過溶膠凝膠法將溶膠液浸涂或輥涂在金屬基材上，在催化作用下快速燒結，成功制備出具有明顯尖晶石結構（圖1）的耐高溫陶瓷納米吸熱膜，實現了理論和工藝技術上的重大突破。
尖晶石型陶瓷吸熱膜的晶化溫度降低至460℃左右、晶化時間縮短到10分鐘以內，使得工業化制備尖晶石型陶瓷太陽能吸熱膜成為可能。然后在吸熱膜上加覆一層干涉型納米減反射層，其太陽能吸收率可達0.95、發射比達0.05，與目前流行的德國磁控濺射太陽能吸熱膜一致。而且，吸熱膜耐高溫（>1000℃），抗氧化性和耐候性也更好。由于陶瓷吸熱膜厚度控制在200納米以下，因此，可以有效地消除金屬基底與陶瓷膜之間的應力變化，使其與金屬基底結合牢固。相對于磁控濺射鍍膜技術來說，其制備條件更加溫和，無需高真空苛刻條件，裝備與生產成本低，色彩變化豐富，有著良好的市場發展前景。
圖1 尖晶石型陶瓷吸熱涂層的XRD圖
圖2 陶瓷太陽能黑色涂層 (as=0.94±0.02, eT=0.05±0.03 )
圖3 陶瓷太陽能深藍色涂層 (as=0.95±0.02, eT=0.05±0.03)
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