纳米半导体隔热涂料研究新进展

作者:王师傅 分类:涂料 日期:2021-06-23 18:58:59 浏览:177

纳米半导体粉体在纳米半导体隔热涂料的隔热中起着重要作用,涂料对热辐射的阻挡作用是吸收和反射的结果# 65377;由于半导体材料性质的不同,吸收和反射的比例也会不同,材料的粒径也与其性质有关# 65377;对于单个纳米粒子,粒径越大,截面越大,纳米粒子通过吸收和反射阻挡太阳光的面积越大# 65377;但对于涂层整体来说,内部纳米半导体粉末的总阻挡面积(a)越大,理论上隔热效果越好# 65377;a可以用公式(1) #65377表示;

纳米半导体隔热涂料研究新进展

其中:a;总阻断面积,cm2m;纳米粉体总质量,g;r;粒度,cm;rho;密度,g/cm3 # 65377;

从公式(1)可以看出,纳米半导体的粒径越小,总阻挡面积越大# 65377;但当粒径过小时,粒子电子密度的变化会降低其对阳光的屏蔽作用,因此制备的纳米半导体粒子应具有合适的粒径# 65377;从以上分析可以看出,纳米半导体颗粒的隔热效果是半导体本身的物理结构与粒径#65377相互作用的结果;

在众多纳米半导体颗粒中,纳米氧化铟锡(ITO)和纳米氧化锑锡(ATO)是已经用于纳米隔热涂料的#65377金属氧化物。ITO和ATO薄膜的载流子浓度为1020 /cm3,可见光透过率达到80% ~ 90%,红外反射率为75% ~ 80%,其中红外发射率随着载流子浓度的增加而增加# 65377;黄旭山对ITO纳米隔热涂层的光学检测表明,纳米ITO颗粒隔热涂层的红外阻隔主要集中在1200~1500nm波段,该区域的红外阻隔可达95%。隔热检测表明,当氧化铟锡纳米粒子的含量达到涂层质量的1.5%时,涂层的隔热效果* *良好。红外灯照射5min,涂层与纳米隔热涂层的隔热对比表明,玻璃比例为/[/。在研究锑(Sb)含量对ATO隔热涂料的影响时,孙国良等人发现Sb以Sb3+和Sb5+两种状态存在于涂料中# 65377;当Sb含量较低时,Sb5+占优势,载流子数量少,红外阻挡率低。随着Sb含量的增加,载流子数量增加,红外阻挡率增加;当Sb含量达到6%时,红外阻断率高,超过6%时,红外阻断率降低# 65377;主要有两个原因:一是Sb含量高导致二氧化锡晶格畸变,增加了电子散射,降低了载流子的迁移率;二是由于Sb的增加,Sb3+逐渐增加,Sb3+像一个电子陷阱,消除了Sb5+产生的电子,降低了载流子浓度,从而红外阻挡率也降低了# 65377;此外,梅等人还研究了ATO/环氧隔热涂料中ATO的含量。结果表明,隔热效果随着ATO含量的增加而增加,ATO的适宜含量为涂层总质量的2%#65377。

近年来,随着新材料的不断发展,人们一直在寻找新的纳米粒子来代替原来的ITO和ATO # 65377李等。试图将掺铝纳米氧化锌添加到隔热涂料中,而氧化锌本身也是一种半导体材料。添加Al的ZnO载流子浓度明显增加,电导率和红外阻隔性也增加# 65377;研究表明,添加0.5%氧化锌(其中铝的摩尔分数为6%)的隔热涂料具有良好的红外阻隔性能,达到80%以上# 65377;赵等在氧化锌中掺入镓制备薄膜。结果表明,当镓含量为4.9%时,该薄膜对红外光的反射率可达70%,可见光透过率仍在90%以上。可见,GZO涂料是#65377玻璃的理想隔热涂料;除了氧化锌掺杂剂外,陈中华等人还在隔热涂层中加入了纳米氧化锆,并研究了涂层的微观结构。结果表明,涂膜对红外线有很好的阻隔作用,纳米粒子紧密填充了空涂层之间的空隙,形成完整的空气体隔热层,大大提高了#65377涂层的隔热性能;王等通过混合稀土元素钇和氧化锑制备了氧化钇锑纳米粉体,并制备了氧化钇锑纳米隔热涂层。光学检测表明,该涂层在450 ~ 1600纳米范围内的反射率大于90%,在1600 ~ 2200纳米范围内的反射率大于80%,高于ZnO # 65380ITO膜的反射率较高# 65377;

纳米半导体粉体的应用极大地改变了隔热涂料的隔热机理,但纳米粉体的比表面积大于# 65380;由于高表面能,纳米粒子容易通过界面相互作用团聚,因此纳米粒子在涂料中的分散一直是涂料研究的难点之一。推进半导体纳米隔热涂料市场化,需要加强纳米粒子分散体系的研究# 65377;




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