4热致变色可变发射率热控器件

器件材料依据温度变化发生金属态和绝缘态转变，发射率随性质转变发生相应改变的现象称为热致变色。当器件材料温度低于相变温度时呈现出具有较低发射率的金属态，当器件材料温度高于相变温度的时候回转变为具有较高反射率的绝缘态，实现发射率可变的目的。适当的改变材料的掺杂组分，就可以将相转变温度控制在所需的温度水平，进而实现航天器的热制目的[9]。日本NEC有关研究人员 [10-13] 通过溶胶凝胶法在氧化锆基地上制备出锰酸镧热致变色可变发射率器件，该器件厚度为1500nm，组分为。研究结果表明该器件在173K～373K温度区间内，发射率增幅达到0。4左右。

钙钛矿锰氧化物是热致变色可变发射率热控器件应用最普遍的原材料。该类物质因为存在自旋-电荷-轨道有序的物理现象和绝缘相-金属相转变性质而受到广泛关注，在房屋建筑、绿色能源等工业生产和航天热控技术领域应用前景广阔[8]。

上个世纪五十年代初期到现在，科学家一直在对钙钛矿锰氧化物热致变色的应用进行研究。近年来，各个国家在此项技术上各有收获。加拿大空间研究中心的D。NikanPour小组先后利用激光辅助沉积法、溶胶凝胶法制备热致变色涂层[14]；日本Y。Shimakawa等人利用溶胶凝胶法制备涂层，研究得出化学组分为的热致变色涂层转变温度为320K，可以用作可变发射率器件[13]；法国M R Ammar,C Napierala和P Laffez制作出一种以粉末为原料的热致变色薄膜，该种薄膜在波长8～14范围内发生相变，相变温度为250K[15]；美国Robert Cumberland等人关于可变发射率材料及应用该材料控制航天器温度的专利，得到了美国专利局的授权发表[16]；TomMori,YoshimiKubo,AkiraOkamoto等人利用固相反应法制备出形如的钙钛矿前驱体粉末，制成的热控涂层发射率增幅保持在0。4左右[17]；俄罗斯的M。M。Mikhailov和T。A。Utebekov利用不同颗粒大小的二氧化锆，二氧化钒和碳酸钡高温烧结成前驱体粉末，与KO-895亮光漆混合后涂匀在铝基底上制得热控涂层，利用稳态卡计法测量其辐射性能后指出，利用微米级粉末制得的涂层热致变色能力更好[18]；中科院上海硅酸盐研究所郑勤硕士利用固相反应法制作前驱体粉末，以磷酸二氢铝为粘合剂制备热控涂层，发现其涂层发射率从0。52增加到了0。85[19]；南京理工大学课题组通过在钙钛矿锰氧化物中掺杂钙离子，制作出相转变温度可调节或靠近室温的热致变色热控贴片，并做到了热致变色器件发射率和太阳光吸收率的耦合控制[20]。

基于热致变色原理制备的热控涂层具有质量轻、结构简单、无电耗，制作工艺简单，适用于各种复杂环境的优点，应用前景异常广阔。