溶胶-凝胶法制备热致变色涂层La0.825Sr0.125MnO3(2)
时间:2018-09-29 11:54 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
早期，因技术原因，研制的多为功能简单体积较小的卫星；20世纪70年代期间，为了实现更多复杂性的要求，航天器需要具备更大的有效载荷和星载设备功率，卫星趋向大型化；但现在，由于大卫星的制作成本较高并且伴随着较高的风险，在美国的“新盛世”计划[1]中，复杂的大卫星渐渐被由多个小卫星组成的分布空间系统替代，小卫星通过合作完成大卫星能够实现的功能，。 小卫星由于器件小但是高度集成，局部容易形成较高的空间温度和热流密度[2]。并且小卫星大多数处于近地轨道，收到地球和太阳的联合辐射，在绕地公转的过程中，卫星的热环境将会频繁的变化，卫星本体会产生热应力和热力形变。这些因素的存在不仅会危害卫星的功效和性能甚至会给卫星的寿命带来严重的威胁。为了文持卫星各元件长久有效的运转，严格控制卫星的工作温度范围，热辐射表面调节方法因为其简单可靠并且设计简单的优点而受到广泛青睐。壳体表面、无线和工具设备组成了小卫星，其中壳体表面便是小卫星的热控元件。在太空中，壳体表面吸收太阳辐射能导致温度升高，同时向外辐射能量致使温度降低，这两者分别于太阳吸收率S和红外发射率H紧密相关（卫星表面温度与太阳吸收率和红外辐射率比值的1/4次方成正比）[3]通过控制表面的辐射特性来控制卫星内外表面的热交换过程便是卫星热控技术。 传统的热控涂层，具有固定的太阳吸收率和发射率，不仅不能对外部热控环境以及热载的变化做出自主应变[4]，还难以实现较高的精度，为了满足航天器对温度控制的要求往往需要复杂的热控系统。因此，国内外的科研人员开始研究具有自主控制调节能力的智能型热辐射表面。相比于光致变法和电致变法等，热致变法因其简单可靠、反馈调节良好等优点具有更广阔的应用前景。作为热致变法辐射表面的基础材料，钙钛矿锰氧化物RMnO3(R代表La等三价稀土元素）在受热或者冷却时，其红外发射率会发生相应的变化来调节辐射出材料表面的能量，进而达到调节温度平衡的目的。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 可变发射率热控技术的发展现状 1.2.2 热致变色涂层的发展现状 2. 热致变色块体材料制备方法 在样品测试之前，必须先制备高质量的样品。目前，世界上制备热致变色涂层材料方法有多种，主要的为溶胶-凝胶法、固相反应法和浮区法，这些方法各自有优缺点。 2.1 溶胶-凝胶法 18世纪中期，法国化学家偶尔发明了凝胶法，他在研究中发现混合好的乙醇与SiCI4溶液在湿空气中能够发生水解现象。在液相中将具有高化学活性的多种化合物混合，经过水解反应形成透明的稳定溶胶体系，溶胶经过胶粒间缓慢的聚合形成凝胶，将失去流动性的凝胶干燥、固化和热处理最终形成结构达到纳米级的材料。其工艺过程如图1.5所示。  图1.5 溶胶凝胶法工艺流程图 溶胶凝胶法有很多优点:(1)不需要过高的合成温度，反应更容易进行。(2)所用原材料由于在实验初期被制成低粘度溶液，可以实现均匀混合。(3)可以使用不同的原材料组合，制得各种新型材料。(4)组分扩散在纳米范围，比固相反应法的微米级更优越。 但同时此方法也有一些不足：(1)所使用的原材料价格多昂贵，对实验成本不具有经济性。(2)部分原材料属于金属有机化合物，对人体健康可能带来潜在的危害。(3)原材料在溶胶凝胶的过程中常需要较长时间。(4)凝胶的过程中会存在很多的微孔，干燥过程也会因为逸出有机物和气体而产生收缩。 (责任编辑：qin) |