萨梅特高效纳米远红外节能涂料的节能机理.doc

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1、萨梅特高效纳米远红外节能涂料的节能机理一．辐射机理1）辐射理论与黑体辐射任何物质都是由大量的分子、原子或离子等基本粒子所组成，这些基本粒子都处于一定的能级状态之中，但处于不同能级各状态的概率是不相同的。对于处于平衡的气体中的原子、分子、布朗粒子，以及液体、固体中的很多粒子，当粒子之间的相互作用很小而可以忽略时，玻尔兹曼提出了一种普遍的能级分布规律，当物质的温度为Ｔ时，粒子处于为ε1,ε2这两种任意状态下的粒子数密度为(2)；其中n1和n2分别表示粒子能量为ε1的某一状态与粒子能量为ε2的另一状态上的粒子数密度，Ｋ为玻尔兹曼常数，Ｔ为物质

2、的温度．爱因斯坦(3-5)考虑了没有相互作用的原子组成的处于热力学平衡状态的体系，这些原子具有分立的、按由小到大的顺序排列的能量ε0，ε1，ε2。。。，当原子由一个能级状态跃迁到另一个能级状态时，就伴随着发射或吸收光子，并存在自发辐射跃迁、感生辐射跃迁和受激吸收跃迁这三种跃迁机制．由于原子之间没有相互作用力，利用玻尔兹曼分布律可得平衡辐射场的单色辐射强度：其中，h为普朗克常数，h=6.6256×10－34J.s;v为辐射频率；Cv为光在介质中的传播速度．此式即为普朗克辐射公式，此时的单色辐射强度Ｉvmn为同温度下单色辐射强度的最大值，若

3、将之沿全频区进行积分可以得到黑体辐射四次方定律．但爱因斯坦辐射理论只针对无相互作用的原子体系而言的，即许多无相作用原子的集合．物质在此状态下可以发射出同温度的最大辐射能流密度．黑体是指能够吸收全部投射辐射的物体，它是一个理想的辐射体．传统黑体模型是一个由等温壁面所围成的圆柱形空腔，并在腔壁上开一个小孔．若小孔相对整个空腔的尺寸足够小，外界辐射能投射进入小孔内，经过腔壁的多次反射而逐渐被墙壁所吸收，而从小孔射出辐射能的几率很小，因而相当于一个黑体，精确的绝对黑体模型的发射率可达0.999以上．萨梅特所采用的理想黑体技术（blackbody

4、model）和纳米科技的节能涂料就是一个接近的绝对黑体模型，发射率全球领先。传统的黑体模型在工程实际中并不能直接和方便地应用．其实，从玻耳兹曼能量分布律及爱因斯坦辐射理论的导出过程得到启发，还可以提出如图１所示微作用粒子黑体模型．此模型的表面是一层厚度为d，微观上很松散、辐射波容易进入这层物质而不在其表面形成反射的物质，组成此层物质的微观粒子间基本上无相互作用力，在普通的物体表面涂上一层粒径极其微小的涂料就是这种模型的近似结构，一般来说，固体的穿透深度很小，其数量级为μm．应当指出；这里所说的微观松散的物质是特指在微观尺度上的松散，在宏

5、观尺度上这些物质还可以是连续和致密的，如纳米粉体制成的涂层等．6萨梅特高效纳米远红外节能涂料从爱因斯坦辐射理论可以看出，若不考虑原子间的作用力，而且发生辐射跃迁的原子数目足够多，任何物体的辐射规律都满足黑体辐射规律，更进一步说，若粒子（分子、原子及离子）间无相互作用力，由足够多的这种粒子所组成的宏观物体即为黑体，在图１所示黑体模型中，由于上面那层微观松散物质的粒子之间基本上无相互作用力，粒子之间的间距较大，从外界投射的辐射能能够全部进入这层物质中，无论是在物质表面还是在物质内部基本上无反射现象发生，辐射能在传播的过程中逐渐地被物质所吸收

6、，因而此模型的发射率与吸收率都接近于１，可以认为是黑体模型．实际上任何物质中的基本粒子之间都是有相互作用的，因而并不存在绝对的黑体，如果能够减小粒子之间的相互作用，则可以有效地提高物体的发射率与吸收率，使之逐步接近黑体．粒子间作用力在很大程度上取决于粒子之间的间距，间距越大，粒子间的作用力就越小，所以增加粒子之间的间距是减小粒子间作用力最简单也最可行的一种方法．而将物质超细化成单个的基本粒子（极限状态），此时粒子间的作用力为零，那么由它组成的物体即为黑体。综上所述，超细化可以有效地提高物体的发射率与吸收率，因此超细化是进一步提高辐射涂料

7、的发射率与吸收率最有效的途径之一，而萨梅特卓越的纳米技术实现了节能涂料的粒子在1.5Nm左右，接近粒子的极限细化状态，最大程度地提高了节能涂料的发射率与吸收率，提高了能量利用率，实现了良好的节能效果。1）影响物体发射率的因素从物体的表面辐射特性进行电磁理论分析，一般介质相对理想电介质的相应偏振的定向单色反射率为{6.7}：和分别为平行偏振的定向单色反射率和垂直偏振的定向单色反射率，θ为入射角，n6萨梅特高效纳米远红外节能涂料为介质的单色折射系数，k为介质的单色吸收指数，c0为真空中的光速，ε为介质的介电常数，μ为介质的磁导率，σ为介质的

8、电导率，ω=2πv为电磁波的角频．由上面的分析可以看出，影响物体发射率的主要因素有物体折射系数与吸收指数，这两个光学常数与物体的电磁特性有关。根据上述数学模型由式(3),(4),(7)和(8)可以计算出物体