一种低吸收/发射比自适应控温材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低吸收/发射比自适应，属于新材料领域，材料组分为BayAxTiO3，其中A为Sr、Sn、Ca、La、Nb、Y中一种或多种，其中x+y=1；本发明专利技术还公开了其制备方法，获得材料的红外发射率随外界热环境变化而在居里点附近发生变化，利用此方法制备的智能型自适应热控材料，具有低太阳吸收比，as<0.3，红外发射率变化幅度大的特性，ΔeH>0.2，可广泛应用于航天器热控系统、建筑物节能减排、电子设备散热以及战术武器红外隐身等领域；特别是在建筑物节能减排、电子设备散热和航天器热控领域具有巨大的实用价值和应用前景。

An adaptive temperature control material with low absorption / emission ratio and its preparation method

The invention discloses a low absorption / emission ratio adaptation, belonging to a new material field, and the material component is BayAxTiO3, in which A is one or more of Sr, Sn, Ca, La, Nb, Y, among which x+y=1. The invention also discloses the preparation method to obtain the infrared emissivity of the material near the Curie point with the change of the external thermal environment. The intelligent adaptive thermal control materials prepared by this method have the characteristics of low solar absorption ratio, as< 0.3, the large variation of infrared emissivity, Delta eH> 0.2, which can be widely used in the fields of spacecraft thermal control system, building energy saving and emission reduction, electronic equipment heat dissipation, and tactical weapons infrared stealth, especially in the fields of tactical and tactical weapons. The field of building energy conservation, emission reduction, electronic equipment cooling and spacecraft thermal control has great practical value and application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种低吸收/发射比自适应控温材料及其制备方法
本专利技术属于属于新材料领域，具体是指一种低吸收/发射比自适应控温材料及其制备方法。
技术介绍
智能型温控材料，是指材料本身在不同环境温度的激励作用下，通过自身结构物理性质的跃变实现红外发射率的突变，而自适应改变其热辐射性能，具有冬暖夏凉式的空调功能。智能温控材料在国防科技和民用节能减排领域具有极大的应用前景。可广泛应用于航天器热控、建筑物节能、智能玻璃/窗、发动机散热、电子产品散热、LED灯具散热等领域。实现智能温控的材料技术主要有电致变色材料、热致变色材料技术和热控百叶窗等。其中热致变色材料具有重量轻、无外加功耗、成本低、应用范围广等优点，成为当前热控
最具前景的材料技术之一。然而，目前开发的VO2基和La1-xAxMnO3基热致相变可变发射率材料均存在突出的自身缺陷，严重限制了智能热控材料的应用。VO2材料在Tc=68℃发生由低温绝缘态（高发射率）向高温金属态（低发射率）快速可逆的热致相变，不符合传统低温保暖和高温散热的应用需求。尽管文献（吴春华等，一种用于改变智能热控材料控温能力的薄膜及其制备方法，中国专利CN104561897A）对VO2材料进行多层膜系设计，基本满足了应用需求，但存在结构复杂、成本较高、应用受限等缺点。另一种热致相变可变发射率材料La1-xAxMnO3则通常外观为深蓝色/黑色（张勇等，一种智能热辐射陶瓷材料的制备方法，中国专利CN101531513B），其太阳吸收比高达0.89，严重制约了其热控能力。因此，亟需探索开发具有低太阳吸收-半球发射比热环境响应特性的新型自适应热控材料。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题，公开了一种低吸收/发射比自适应控温材料及其制备方法，获得材料的红外发射率随外界热环境变化而在居里点附近发生变化，利用此方法制备的智能型自适应热控材料，具有低太阳吸收比、红外发射率变化幅度大的特性，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术是这样实现的：一种低吸收/发射比自适应控温材料，其特征在于，所述的材料组分为BayAxTiO3，其中A为Sr、Sn、Ca、La、Nb、Y其中一种或多种，x+y＝1。进一步，所述的材料外观为白色；所述材料的居里温度点在-10～40℃范围内可调，当环境温度低于居里点时，呈低发射率态；当环境温度高于居里点时，突变为高红外发射率态,本专利技术自适应热控材料，具有低太阳吸收比，αs&lt;0.3，红外发射率变化幅度大的特性，ΔεH&gt;0.2。本专利技术还公开了一种低吸收/发射比自适应控温材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：分别称取1份TiO2粉末，x份A的氧化物或碳酸盐,y份Ba的氧化物或碳酸盐，A为Sr(锶)、Sn(锡)、Ca(钙)、La(镧)、Nb(铌)、Y(钇)其中一种或多种，x+y＝1；步骤二：将上述称量好试剂与玛瑙球、水或乙醇按体积比1：1：1混合放入玛瑙球磨罐中，混合研磨24h，取出烘干；步骤三：将步骤二中研磨后的粉末过100目筛，放入坩埚置于马弗炉中预烧；步骤四：将预烧后的粉末取出，加入Al2O3、MnO2和纳米SiO2中的一种或多种，通过加入三者中的一种或多种来改变发射率变化范围。加入后再次放入玛瑙罐中球磨10h，取出烘干；步骤五：将步骤四中的烘干后的粉末加入聚乙烯醇水溶液造粒(浓度1at％)，聚乙烯醇水溶液加入量为粉末质量的5％，于100～200Mpa压力下压制成型，然后烧结，烧结温度为1000～1400℃，保温时间1～3h。进一步，所述的步骤一中的粉末纯度&gt;99.9％，粒径分布在亚微米尺寸。进一步，所述的步骤二中是采用行星式球磨机进行混合研磨。进一步，所述的步骤三马弗炉预烧参数为：温度900～1200℃；预烧0.5～1h。本专利技术与现有技术的有益效果在于：1)本专利技术的方法是基于钙钛矿材料的金属-绝缘体转变原理，获得材料的红外发射率随外界热环境变化而在居里点附近发生变化。居里温度点在-10～40℃范围内可调，当环境温度低于居里点时，呈低发射率态；当环境温度高于居里点时，突变为高红外发射率态；2)利用此方法制备的智能型自适应热控材料，具有低太阳吸收比，αs&lt;0.3，红外发射率变化幅度大的特性，ΔεH&gt;0.2，可广泛应用于航天器热控系统、建筑物节能减排、电子设备散热以及战术武器红外隐身等领域；特别是在建筑物节能减排、电子设备散热和航天器热控领域具有巨大的实用价值和应用前景；3)利用本专利技术方法制备的材料外观为白色，可有效反射太阳辐射热流，同时其红外发射率随环境温度而自动调节，解决了当前热致变色材料高太阳吸收比造成的温控能力差的问题，极大拓展了智能控温材料的应用领域，适用于建筑物外墙冬保暖夏散热及航天器热控系统；4)本专利技术方法通过优化材料组分及工艺，优化后的工艺简单、成本低廉，易于规模化生产，可做成涂层、陶瓷片、透明薄膜等形式，满足不同领域的应用需求。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的智能热控材料的扫描电子显微镜照片。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本专利技术进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例11)按化学计量比BayAxTiO3称取1molTiO2粉，0.4mol碳酸锶(A组分),0.6mol碳酸钡，三者的纯度&gt;99.9％，粉末粒径在亚微米尺寸；2)将步骤1)称量好的粉末与玛瑙球、水按体积比1：1：1混合放入玛瑙球磨罐中，用行星式球磨机混合研磨24h，取出，100℃烘干；3)将步骤2)中的粉末过100目筛，放入刚玉坩埚置于马弗炉，进行1000℃预烧1h，随炉冷却至室温；4)将步骤3)中的粉末取出，放入0.005molAl2O3和0.024mol纳米SiO2，再次放入玛瑙罐中球磨10h，取出烘干5)将步骤4)中的粉末加入聚乙烯醇水溶液造粒(浓度1at％)，聚乙烯醇水溶液加入量为粉末质量的5％，于150Mpa压力下压制成型，然后烧结，烧结温度为1350℃，保温时间3h。如图1所示，图1为本实施例制备的材料的扫描电子显微镜照片。6)将制备的智能热控陶瓷材料样品的居里温度为276K，太阳吸收比为0.25，在270K时红外发射率为0.42，在300K时的红外发射率为0.67，ΔεH＝0.25。实施例21)称取1molTiO2粉，0.7molBa的碳酸盐(碳酸钡)，0.3molSr的碳酸盐(碳酸锶A组分)，粉末纯度&gt;99.9％，粒径在亚微米尺寸；2)将步骤1)称量好的粉末与玛瑙球、乙醇按体积比1：1：1混合放入玛瑙球磨罐中，用行星式球磨机混合研磨24h，取出，100℃烘干；3)将步骤2)中的粉末过100目筛，放入坩埚置于马弗炉，进行1150℃预烧0.5h，随炉冷却至室温；4)将步骤3)中的粉末取出，放入0.003molAl2O3，0.002molMnO2和0.02mol纳米SiO2，再次放入玛瑙罐中球磨10h，取出烘干5)将步骤4)中的粉末加入聚乙烯醇水溶液造粒(浓度1at％)，聚乙烯醇水溶液加入量为粉末质量的5％，于200Mpa压力下压制成型，然后烧结，烧结温度为1380℃，保温时间2h；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低吸收/发射比自适应控温材料，其特征在于，所述的材料组分为BayAxTiO3，A为Sr、 Sn、Ca、La、 Nb、 Y中一种或多种，其中x+y=1。

【技术特征摘要】
1.一种低吸收/发射比自适应控温材料，其特征在于，所述的材料组分为BayAxTiO3，A为Sr、Sn、Ca、La、Nb、Y中一种或多种，其中x+y=1。2.根据权利要求1所述的一种低吸收/发射比自适应控温材料，其特征在于，所述的材料外观为白色；所述材料的居里温度点在-10~40℃范围内可调，当环境温度低于居里点时，呈低发射率态；当环境温度高于居里点时，突变为高红外发射率态。3.一种低吸收/发射比自适应控温材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：以摩尔质量计算，分别称取1份TiO2粉末，x份A的氧化物或碳酸盐,y份Ba的氧化物或碳酸盐，其中A为Sr、Sn、Ca、La、Nb、Y其中一种或多种，x+y=1；步骤二：将上述称量好试剂与玛瑙球、水或乙醇按体积比1：1：1混合放入玛瑙球磨罐中，混合研磨24h，取出烘干；步骤三：将步骤二中研磨后的粉末过100目筛，放入坩埚...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕金鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32