一种中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料，其分子式为La

【技术实现步骤摘要】
一种中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料及其制备方法和应用
本专利技术属于红外隐身材料
，涉及一种中远红外波段低红外发射率的立方相的钙钛矿结构的La0.5-xAexBa0.5CoO3-δ(Ae＝Ca或Sr，x＝0.025～0.075)陶瓷材料及其制备方法和在红外隐身材料方面的应用。
技术介绍
随着科学的发展，红外探测系统的探测能力得到大大的提升，军事目标的热红外辐射已成为暴露目标征候的最大威胁，因此，军事装备的伪装效果受到世界各国的高度重视。发展低红外发射率材料，实现武器装备的红外隐身，提高装备战场生存能力是世界各国的重要国防战略。由Stefan-Boltzmann定律W＝εσT4可知，降低材料的辐射能量的途径有两个：一是使用降温技术来降低材料表面温度从而抑制材料热辐射强度；二是从材料本身性质出发，通过降低材料的红外发射率来降低材料的红外特征。对于目前的技术水平来说，通过降温来实现红外隐身的途径还不成熟，外加降温装置实质上是热量的转移，将表面的热量转移到装备的其他部位，并不利于目标的伪装，所以并不是一种理想的途径。因此低发射率材料的研究就成为实现材料红外隐身的重要研究方向。红外隐身材料大致可分为金属低发射率材料和无机低发射率材料，金属低发射材料又可分为金属涂层和金属薄膜材料。1.金属粉涂层金属粉涂层材料主要是以Au、Ag、Pt、Cu、Al等金属粉为填料，以聚氨酯、环氧树脂、有机硅树脂等有机粘结剂混合制得。金属粉末涂层由于金属粉对红外的高反射，使得发射率处于较低水平，但是在高温下服役时，由于金属单质的氧化，会导致其发射率增大，影响材料的实际应用。据文献报道，金属微粉颗粒形状不同，制得的涂层的发射率也不一样。鳞片状的微粉发射率最低、其次是小棒状、发射率最高的是球状微粉。国内南京航空航天大学对金属粉复合涂层做了大量的研究，以金属Al粉为填料，通过加入环氧树脂粘接剂做成的涂层红外发射率为0.15；利用质量分数为50％的Cu粉与聚氨酯复合得到的涂层在中红外波段的红外发射率可低至0.1；采用不同添加量的飘浮态Al粉与耐高温能力较强的有机硅树脂制备了低红外发射率涂层，当漂浮态铝粉添加量为30％时，制备得到了发射率在0.10～0.12之间的低发射率耐高温涂层。2.金属薄膜材料金属薄膜低发射率材料主要是采用Au、Ag、Pt等高温抗氧化性强的金属制得，以维持薄膜的高温稳定性。利用等离子喷涂、磁控溅射技术在基底上沉积金属膜。Huang等采用磁控溅射技术在Ni基高温合金表面沉积了Pt膜，得到了在3～14μm波段红外发射率仅为0.1的金属薄膜。KatoK.等采用同样的方法，在ZnO基底上沉积了Ag膜，并研究了薄膜的光学和电学性质。结果表明，所制得的薄膜具有低电阻率和光滑的表面，并且所测发射率较低。3.无机低发射率材料无机低发射率材料也分为涂层和薄膜材料。涂层材料包括两部分：导电相和粘结相。导电相主要是低发射率陶瓷材料；粘结相一般是硅酸盐、磷酸盐等化合物。薄膜材料主要是采用气相沉积法或等离子喷涂法制得的低发射率陶瓷薄膜。在上个世纪70年代，美国科学家就利用等离子喷涂技术得到了稳定性好且发射率低的陶瓷涂层。国内武汉理工大学采用多弧离子镀法在Ni基K424合金基底上制备了AlCrN/Cr/AlCrN和AlCrSiN/Cr/AlCrSiN两种陶瓷薄膜，测得红外发射率分别为0.122和0.083。国防科技大学采用快速蒸干法制得了具有低发射率的NiO-CoO-ZnO-TiO2复合陶瓷涂层。南京航空航天大学郭腾超等以硅酸盐陶瓷为基料，通过掺入不锈钢粉，制备出3～5μm发射率为0.4的陶瓷涂层材料，不锈钢的加入是因为不锈钢本就具有较低的发射率以及增加涂层对光的散射。吴赛以CeO2陶瓷为填料，结合须晶K2Ti6O13，在1300℃下分别热处理时间为4h和32h制备出高温稳定性良好的低红外发射率陶瓷涂层，在500℃下3～5μm发射率分别为0.268和0.254。综上，对于金属低发射率材料，金属粉涂层红外发射率较低，但粘接剂会影响涂层的发射率，而且在高温下涂层容易被氧化、脱落；金属薄膜材料对基体具有一定的选择性，存在高温氧化、元素扩散、薄膜鼓泡等现象，且由于金属材料对光的高反射性，使得金属材料在可见光范围和雷达探测范围易暴露征候。利用无机低发射率材料制得的涂层相比于金属涂层和金属薄膜具有更好的高温稳定性和防扩散性，并且在对基底的适应性方面也有较好的表现。但目前发现的无机材料红外发射率偏高，比金属涂层高0.2～0.3；无机材料在高温稳定性、防扩散性、以及对基底的适应性等方面具有金属材料无法比拟的优点，但红外发射率偏高限制了其实际应用，如400℃下热处理的氧化铅，虽然3～5μm的发射率为0.08，但远红外8～14μm的红外发射率高达0.58，且PbO的毒性也限制了其实际应用。因此，寻找一种具有红外低发射率且无毒的无机材料具有重要的战略意义,本专利技术致力于提供一种在中远红外波段红外发射率低的陶瓷材料。
技术实现思路
针对现有红外隐身材料存在的问题，本专利技术目的在于提供一种中远红外波段低红外发射率的La0.5-xAexBa0.5CoO3-δ(Ae＝Ca或Sr，x＝0.025～0.075)陶瓷材料及其制备方法和在红外隐身材料方面的应用，具有立方相的钙钛矿结构，在中红外波段(3～5μm)发射率可低至0.1以下，远红外波段(8～14μm)发射率可低至0.15以下，可做成涂层材料，也可以镀到工件表面，用于制备红外隐身材料，进而用于隐身探测器、隐身飞行器、隐身武器装备等。为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料，其分子式为La0.5-xRexBa0.5CoO3-δ，式中Ae＝Ca或Sr，x＝0.025～0.075，具有立方相的钙钛矿结构。优选的，所述分子式中的x＝0.05，陶瓷材料在20～150℃下，3～5μm波段的红外发射率低至0.1以下，在8～14μm波段的发射率低至0.30以下。进一步优选的，所述分子式中的Ae＝Ca，陶瓷材料在20～150℃下，3～5μm波段的红外发射率低至0.1以下，在8～14μm波段的发射率低至0.15以下。本专利技术还提供了上述中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：按分子式中各金属元素摩尔比将金属源与无水乙醇混合球磨得到前驱体；步骤二：将步骤一中得到的前驱体在800℃～1000℃的温度下煅烧得到预烧前驱体一；步骤三：将步骤二中得到的预烧前驱体一与无水乙醇混合球磨后在800℃～1000℃的温度下煅烧得到预烧前驱体二；步骤四：将步骤三所得到的预烧前驱体二与PVA有机粘合剂混合压制后在300℃～500℃下进行排胶；步骤五：将步骤四所得到排胶后的样品在1000℃～1200℃的温度下烧结即得陶瓷材料。优选的，步骤一中，所述金属源中，La源为La2O3，Ca源为CaCO3或Ca(NO3)2，Sr源为SrCO3或Sr(NO3)2，Ba源为BaCO3或Ba(NO3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料，其特征在于：所述陶瓷材料的分子式为La

【技术特征摘要】
1.一种中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料，其特征在于：所述陶瓷材料的分子式为La0.5-xRexBa0.5CoO3-δ，式中Ae＝Ca或Sr，x＝0.025～0.075，具有立方相的钙钛矿结构。


2.根据权利要求1所述的中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料，其特征在于：所述分子式中的x＝0.05，陶瓷材料在20～150℃下，3～5μm波段的红外发射率低至0.1以下，在8～14μm波段的发射率低至0.30以下。


3.根据权利要求2所述的中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料，其特征在于：所述分子式中的Ae＝Ca，陶瓷材料在20～150℃下，3～5μm波段的红外发射率低至0.1以下，在8～14μm波段的发射率低至0.15以下。


4.权利要求1-3任一项所述的中远红外波段低红外发射率的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：按分子式中各金属元素摩尔比将金属源与无水乙醇混合球磨得到前驱体；
步骤二：将步骤一中得到的前驱体在800℃～1000℃的温度下煅烧得到预烧前驱体一；
步骤三：将步骤二中得到的预烧前驱体一与无水乙醇混合球磨后在800℃～1000℃的温度下煅烧得到预烧前驱体二；
步骤四：将步骤三所得到的预烧前驱体二与PVA有机粘合剂混合压制后在300℃～500℃下进行排胶；
步骤五：将步骤四所得到排胶后的样品在1000℃～1200℃的温度下烧结即得陶瓷材料。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述金属源中，La源为La2O3，Ca源为CaCO3或Ca(NO3)2，Sr源为SrCO3或Sr(NO3)2，Ba源为BaCO3或Ba(NO...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立忠，杨利兵，谢诺，孟芷民，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43