光谱选择吸收涂层的优化设计研究现状.pdf

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1、化工设计通讯化工能源第42卷第5期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsChemicalEnergy2016年5月光谱选择吸收涂层的优化设计研究现状张恩耀（西安航空职业技术学院，陕西西安710089）摘　要：概述了光谱选择吸收涂层的发展，并对Maxwell-Garnett理论、Bruggeman理论以及Ping-Sheng理论等三种模拟计算理论进行了简要介绍。关键词：选择性吸收涂层；优化设计；研究现状中图分类号：TK02文献标志码：A文章编号：1003–64

2、90（2016）05–0203–01StudyonOptimalDesignofAbsorptionCoatingsbySpectrumSelectiveDesignZhangEn-yaoAbstract：Outlinesthedevelopmentofspectrallyselectiveabsorbingcoating，andthetheoryofthreeanalogMaxwell-Garnett，BruggemantheoryandPing-Shengtheorycalculationth

3、eorygivesabriefintroduction.Keywords：selectiveabsorbingcoating；optimizationdesign；ResearchStatus1引言型，该理论认为，当两种材料A和B体积相当，它们具有同近些年，随着能源及环境问题的日益突出，太阳能作为一等的地位，两种材料随机地相互连接成混合物，形成聚合组种理想洁净的新能源，受到广泛关注。太阳能是一种取之不尽、织结构Br理论适用于金属和介质体积相当的复合薄膜光学常用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不会

4、对环境产生任何数的计算。清华大学杨晓继等人利用Bruggeman理论可以计污染。太阳作为一个温度极高的物体，通过自身的热核反应算出不同金属体积分数下复合Al-AlN的介电常数，从而得到持续的向外辐射热量。太阳光谱可分为紫外光区（<0.38μm）、复合材料的光学常数（折射率n、消光系数k）。可见光区域（0.38~0.78μm）、近红外区域（0.780~2.5μm），4Ping-Sheng理论其能量总和占太阳辐射能的98%以上。因此如何汲取这部分PingSheng理论微结构模型和Br理论模型类似，前者

5、考能量将是太阳能光热涂层的研究重点。根据涂层工作温度可虑了电介质的不规则性和近邻晶粒之间的相互作用，对金属分为低温涂层（<100℃）、中温涂层（100℃400℃）。其中，中低温涂层的发展已经比较成熟，悉尼大学的ZhangQC等使用Pingsheng理论模拟出Mo-Al2O3且商业化运行比较成功。而高温光谱选择性吸收涂层的发展金属陶瓷膜的光学常数，并优化设计得到了光学性能良好的[4]还面临诸多问题，一般要求这类涂层在

6、高温环境下使用时应Mo-Al2O3选择性吸收涂层。具有低的发射率，良好的热稳定性、抗氧化性和化学惰性等。根据以上分析发现，等效理论模型计算已经成为预测涂利用太阳能的各种新材料、新设计、新技术成为当今新层性能的重要手段。在以上三种模型中，Maxwell-Garnett理能源领域的研究热点。在光热涂层的研究过程中，采用计算论和Bruggeman理论是应用比较广泛的两种模型，较为成熟。机模拟和优化的手段已经成为预测和开发新涂层的有效手段。参考文献在优化模拟方面，许多研究学者通过模拟涂层不同光学常数来[1

7、]ShuxiZhao，TheopticalpropertiesofsputteredcompositeofAl–Al实现涂层的最优设计。在模拟优化研究中等效介质理论作为N[J].SolarEnergyMaterialsandSolarCells，2006，90：1861-1874.研究涂层光学性能的专门理论。目前应用较广的等效介质理[2]周珑，王天民.Mo-Al2O3金属陶瓷颗粒膜的光学常数研究[J].稀有论有Maxwell-Garnett理论（简称M-G理论）、Bruggeman理金属材料与工程

8、，2007，36（5）：825-829.[1]论（简称Br理论）以及Ping-Sheng理论（简称P-S理论）。[3]王佩红，蔡琪，王磊，等.有效介质理论在Ag-MgF2复合纳米颗2Maxwell-Garnett理论粒薄膜中的应用[J].真空科学与技术，2003，（6）：413-416.MG理论模型简单，适用于金属体积分数很低或很高的金[4]Qi-ChuZhang，YongbaiYin，DavidR.Mills.HighefficiencyMo-属介质复合薄膜光学常数计算。金属介质