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AZO和ATO涂层的隔热性能研究

作　者: 罗为
导　师: 苏达根
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料学
关键词: AZO ATO 光学热工性能 隔热性能
分类号: TB30
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文研究了AZO涂层及纳米ATO/WPU复合涂层的制备工艺，并从不同角度对它们的隔热性能进行了研究。利用溶胶-凝胶法制备了掺铝氧化锌(AZO)涂层，并研究了各工艺参数对涂层太阳光反射性能的影响，结果表明：当涂层厚度为10，Al3+的摩尔掺杂量0.8mol%，溶胶浓度为0.9mol/L，退火温度550℃时，所制备涂层的太阳光直接反射比达到42.5%。还对AZO涂层在太阳能量集中分布的可见光及近红外波段（350～2500nm）的光学热工性能进行计算及分析，发现在适当工艺条件下AZO涂层的太阳光总透射比为36.4%，仅为玻璃基体太阳光总透射比的42.9%，表明仅有36.4%的能量通过涂层，而63.6%的能量为涂层所阻隔；并且，AZO涂层良好的太阳光阻隔性能源于其对太阳光显著的反射作用。利用物理分散与化学分散相结合的方法对纳米ATO粉体进行分散，得到稳定的水性纳米ATO浆体，并将其与水性聚氨脂(WPU)复合，以PET为基材，制备出纳米ATO/WPU复合透明、隔热材料，其可见光透射比值达78%以上。随着纳米ATO浆料含量的增大，ATO/WPU复合材料的太阳光直接吸收比逐渐增大，当m(ATO浆料)/m(WPU)为1:3时，吸收比达到19.8%，且在近红外波段的吸收是其高吸收比的主要来源，占其总吸收比例达到64.1%；ATO/WPU复合材料的太阳光总透射比达到76.3%，较空白PET薄膜86.8%的透射比值降低了10.5%，降低幅度达12.1%。利用自制的隔热测试装置模拟研究实际情景下涂层的隔热性能，结果表明：AZO涂层应用于基体表面后具备较显著的隔热效果，相对于空白玻璃，经涂层阻隔后，能有效延缓涂层背面的升温速度并降低样品内表面温度，涂层厚度适当时，样品内表面平衡温度相对于空白玻璃低6.2℃；纳米ATO/WPU复合材料亦具有显著的隔热性能，其隔热性能随ATO含量的增大而增强，当m(ATO浆料)/m(WPU)为1:3时，隔热性能达到较佳，其背面平衡温度相对于空白PET基体低6.8℃。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 引言  10
  1.2 透明导电氧化物材料及其隔热机理  10-15
    1.2.1 透明导电氧化物材料  10-11
    1.2.2 材料对太阳辐射的响应  11-13
    1.2.3 透明导电氧化物材料的隔热机理  13-15
  1.3 AZO 涂层的研究进展  15-20
    1.3.1 AZO 的结构与性能  16-17
    1.3.2 AZO 涂层制备方法  17-19
    1.3.3 AZO 涂层研究现状  19-20
  1.4 ATO 涂层的研究进展  20-24
    1.4.1 ATO 的结构与性能  20-22
    1.4.2 ATO 粉体的分散技术  22-23
    1.4.3 ATO 涂层研究现状  23-24
  1.5 主要研究内容及意义  24-26
    1.5.1 主要研究内容  24-25
    1.5.2 研究意义  25-26
第二章 实验材料与分析方法  26-32
  2.1 实验材料  26
  2.2 实验仪器与设备  26-27
  2.3 实验分析方法  27-31
    2.3.1 X-射线衍射分析  27
    2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析  27-28
    2.3.3 紫外可见光近红外分光光度计  28
    2.3.4 隔热性能分析  28-29
    2.3.5 涂层光学热工性能计算  29-31
  2.4 涂层隔热性能表征  31-32
    2.4.1 涂层的光学热工性能  31
    2.4.2 隔热性能测试  31-32
第三章 AZO 涂层的溶胶-凝胶法制备及其隔热性能研究  32-54
  3.1 引言  32
  3.2 AZO 的溶胶-凝胶法制备  32-36
    3.2.1 AZO 溶胶-凝胶法制备反应机理  32-33
    3.2.2 正交实验设计  33-34
    3.2.3 AZO 涂层的制备  34-36
  3.3 实验结果及性能检测  36-44
    3.3.1 分光光度分析  36-38
    3.3.2 涂层的光学热工性能  38-40
    3.3.3 正交实验结果  40-41
    3.3.4 XRD 测试  41-42
    3.3.5 扫描电镜（SEM）测试  42-44
  3.4 工艺参数对涂层热反射性能的影响  44-47
    3.4.1 涂层厚度  44-45
    3.4.2 铝掺杂量  45-46
    3.4.3 溶胶浓度  46-47
    3.4.4 退火温度  47
  3.5 AZO 涂层隔热性能应用研究  47-52
    3.5.1 AZO 涂层的制备  48-50
    3.5.2 隔热性能测试及分析  50-52
  3.6 本章小结  52-54
第四章 ATO/WPU 复合隔热涂层研究  54-68
  4.1 引言  54
  4.2 ATO/WPU 复合涂层的制备  54-57
    4.2.1 纳米 ATO 粉体性质  54-55
    4.2.2 水性纳米 ATO 浆料的制备  55-56
    4.2.3 ATO/WPU 复合涂层的制备  56-57
  4.3 ATO/WPU 复合涂层隔热性能测试与结果讨论  57-59
    4.3.1 涂层厚度测定  57
    4.3.2 隔热性能测试  57-58
    4.3.3 结果讨论  58-59
  4.4 ATO/WPU 复合涂层光学热工性能研究  59-67
    4.4.1 可见光透射比  59-61
    4.4.2 太阳光直接反射比  61-62
    4.4.3 太阳光直接透射比及吸收比  62-65
    4.4.4 太阳光总透射比的计算  65-67
  4.5 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-76
附录  76-80
攻读硕士学位期间取得的研究成果  80-82
致谢  82-83
附件  83

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 工程材料一般性问题
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