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1、1999年9月电镀与环保第19卷第5期(总第109期)·3··综述·太阳能吸热涂层的研究现状TheStatusofSolarHeatAbsorbingCoatingStudy苏畅邓纶浩何柳(昆明理工大学冶金系,昆明650093)摘要:综述了我国近年来太阳能吸热涂层的研究现状,包括非选择性涂层和选择性涂层两大类,其中选择性涂层又可分为电镀涂层、阳极化涂层、真空镀膜涂层和选择性涂料层。关键词:太阳能吸热涂层非选择性涂层选择性涂层Abstract:Statusofrecentstudyofsolarheatabsorbingcoatingsinourc
2、ountryisreviewed,includingtwokindsofnon2selectiveandselectivecoatings.Selectivecoatingscanalsobedividedasfollowingcoatingsfromelectroplating,anodization,vacuumfilmandselectivecoating.Keywords:SolarenergyHeatabsorbingcoatingNon2selectivecoatingSelectivecoating1前言3选择性涂层太阳辐射能量集中
3、在可见光谱和红外光谱区,目前,对于太阳能吸热涂层的研究较多且较深其波长范围为0.3～3μm。对吸收太阳能的黑体来入的是选择性涂层,而选择性涂层又可分为很多种,下面对各种类型一一进行概述。讲,要求涂覆对太阳能的吸收率高而对红外线辐射3.1选择性阳极氧化涂层小的镀层。若这些涂层在波长λ<3μm时,其表面3.1.1铝阳极氧化着色涂层反射率甚低ε=0.05,根据Kirchoff定律,其吸收率a[5]黄涵芬用含磷酸溶液的电解液对试样进行氧为0.95;反之,在波长大于3μm时,即红外光谱区[1]化获得氧化膜,在硫酸镍溶液中进行交流电解着色时,则反射率高达ε=
4、0.9。形成黑色薄膜,该膜层吸收率as=0.92～0.96,法向吸收率a、反射率ε、工作温度和寿命作为反映[2]发射率εn=0.1～0.2。镀层经200℃加速试验及室选择性涂层性能的主要指标,其重要性是不言而外曝露试验,光学性能无明显变化。氧化电压、氧化喻的。工作温度和寿命的重要性大家都很清楚,而时间、电解着色时间等工艺参数对涂层光学性能有就a、ε两项指标而言,一般说来,a越大越好ε,越小如下影响。见图1、2、3。越好。但在实际制备涂层时,当a达到某一数值后,由图1可知,电压在4～13V之间,涂层都具有要想进一步增大aε,也会随之增大。而且,有时
5、ε增较好的光学性能。而电压过低,则涂层附着不好,电加的值大于a增加的值,故研究中经常应用a与ε的压以10～13V为宜。比值(aPε)来表征涂层选择性的高低。由图2可见,在低氧化电压条件下,氧化时间增以aPε为重要指标,太阳能吸热涂层总体上可分加,氧化膜厚度增加,涂层的吸收率和发射率均有所为非选择性涂层和选择性涂层两大类。非选择性吸提高。因此,在保证光学性能的前提下氧化时间短[3]热涂层的aPε≤1;选择性吸热涂层的aPε>1。下面对这两大类吸热涂层的研究现状进行综述。2非选择性涂层黑板漆是最原始的吸热涂层,属于非选择性吸收涂层,其aPε=1,它的
6、耐侯性很差,尤其是在湿度很大的地区,更容易发生脱落,其使用寿命一般在一[4]二年左右。因此,应用不是很广泛,这里也就不再图1氧化电压与涂层光学性能的关系赘述。·4·Sep.1999Electroplating&PollutionControlVol.19No.5着色时间增加,沉积量也随之增加,着色膜的as和εn也增加ε,n的增加速率大于as的增加速率。因此,长时间的电解着色,也将使着色膜的光学选择性能变差。图2氧化时间与涂层吸收率和发射率的关系图3着色时间与涂层光学性能的关系一些为宜。图5着色时间对as、εn的影响由图3可见,吸收率随着色时间开始
7、增加较快,达0.90左右以后略有上升;发射率随着色时间近似线性增加。此外,着色时间与氧化时间有一定的对应关系,当氧化时间过短、着色时间过长时,涂层褪色,光学性能变差。[6]程国安等也报道了在铝底材上采用磷酸溶液阳极氧化、钴盐电解着色方法制备的太阳能选择性吸收层,并研究了着色膜厚度对吸收率和法向发射率的影响,以及电解着色时间和电流密度对着色吸热膜光学特性的影响,见图4、5、6。图6着色电流对as、εn的影响电解电流密度直接影响沉积物晶体粒度的分布。而沉积物平均粒度随电流密度增加。由图6得出这样的结论,沉积物的粒度分布严重影响着色膜的光学性能。平均粒
8、度过大将使着色膜的选择吸收特性明显变差。所以,适当选择电解着色工艺参数,图4着色膜厚度对as、εn的影响对制备高效选择性吸收膜是相当重要
