综上所述,出于建筑业、石油工业、运输业等的发展需求,自上世纪70年代以来,英美日等国陆续开发了相关领域的隔热保温涂料,来降低能耗,达到改善环境、节省能源、提高安全性等目的[5~6]。
通常,隔热涂料根据隔热机理和隔热方式的不同可划分为:阻隔型隔热涂料、辐射型隔热涂料、反射型隔热涂料[7]。其中,反射型隔热涂料也称反射太阳热型隔热涂料,是一种新型的、重要的隔热方式,对于长期受到太阳辐射的建筑和设备尤为重要。反射型隔热涂料的基本原理是通过涂膜的反射作用将太阳光中的红外光反射到外部空间,从而避免物体自身因吸收辐射导致的温度升高[8~10]。照射到地球的太阳光按波长可分为三部分,各部分占总辐射能量的比例分别是:紫外区(UV)为295~400nm,占总能量的5%左右;可见光区(VIS)对应的波长范围为400~720nm,占总能量的43%左右;最后,红外区(IR),波长范围为720~2500nm,占总能量的52%左右。对于红外区,根据美国试验和材料协会(ASTM)的规定,700~1100nm波长范围内为短波近红外区(SW-NIR),1100~2500nm为长波近红外区(LW-NIR),其中大部分能量(95%)集中在短波近红外区域内。如下图所示,可见光及近红外光辐射能量占到太阳光总能量的95%,所以如果能够隔绝或反射部分可见光和近红外光,就可以达到隔热降温的作用,进而减少能耗、节约资源。
图1。1 太阳光分布组成图
1。2 国内外的研究现状
1。2。1 国外的研究现状
1。2。2 国内的研究现状
1。3 本文研究的主要内容
铝酸盐材料是上世纪七十年代才发展起来的一类重要光学材料[31-48]。与其他光学材料相比,铝酸盐材料颜色种类丰富、可调性好、反射性好、稳定且反射寿命长、制备过程简单、工艺易控、无放射性、易实现规模化洁净生产、经济效益高。铝酸盐材料的应用领域广,涉及到军事、宇航、电子、信息等高科技领域和安全、交通、能源以及日常生活的各个方面。因此,铝酸盐材料是目前欧、美、日等优先发展的一类光学功能材料,也是我国应优先发展且具有良好前景的一类光学功能材料。
由于铝酸盐材料具有优良的发光性能,所以通常都是将其作为发光材料来研究,一些比较热门的方向,如:荧光灯、等离子照明与显示以及白光LED等。通过查阅相关的文献,铝酸盐材料可能也有着不错的反射性能,在近红外反射涂料方面可能拥有着不错的潜力,本次的毕业设计主要就是为了验证这方面的设想。同时,由于传统制备铝酸盐材料的方法是高温固相法,虽然这种方法制备工艺相对成熟,也能保证形成良好的晶体结构,但所获得的产物硬度大、密度大,需要球磨,同时还有着不小的能耗,为了更加快捷、简便、高效、节能地合成铝酸盐材料,新的合成方法的研究也是一大热点。所以这次拟采用另一种制备方法,即溶胶-凝胶法来制备铝酸盐材料。
本论文主要针对尖晶石型铝酸盐的制备方法及其产物热性能的研究,其主要工作内容如下:
1)铝酸盐材料的制备工艺
拟采用溶胶-凝胶法合成(1)Zn1-xMn xAl2O4 (x=0。0~0。5)
(2)Zn1-xMn xAl2O4 :N(x=0。0~0。5)
(3)Zn1-x Co xAl2O4 (x=0。0, 0。2, 0。4, 0。6, 0。8, 1。0)
(4)Zn1-x Co xAl2O4:N (x=0。0, 0。2, 0。4, 0。6, 0。8, 1。0)
2) 产物的结构表征
采用TG-DSC分析对不同前驱体的热分解情况及其晶体的形成过程进行探索,用XRD和FESEM分析对不同样品的晶体结构和形貌进行表征,用色差仪对粉末样品的颜色性能进行分析,用可见光、近红外、紫外分光光度计对不同样品的反射率进行测试。