AAO基光譜選擇性吸收涂層的制備及性能研究.pdf

1、本文通過程控電源設(shè)定周期性變電壓產(chǎn)生階躍電流進(jìn)行陽極氧化，能夠產(chǎn)生具有高、低孔隙率層周期性變化的分枝管道AAO結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到孔隙率的突變制備出具有完整光子禁帶的AAO光子晶體氧化膜，進(jìn)而在不同條件下向AAO光子晶體膜孔內(nèi)以50 Hz的交流頻率沉積Cu-Ni納米復(fù)合粒子，制備出具有較高吸收率、較低發(fā)射率，且具有耐蝕性和耐高溫?zé)岱€(wěn)定性的AAO光譜選擇性吸收涂層。
　　探討了AAO光子晶體層的制備過程，并對光子晶體層的微觀形貌，組織結(jié)構(gòu)

2、做了分析研究。研究表明：在課題實(shí)驗(yàn)體系探究下制備制得光子帶隙的位置分別處于648nm和528nm附近具有結(jié)構(gòu)色特征的AAO光子晶體。
　　探討了周期性氧化的時(shí)間參數(shù)對AAO光子晶體禁帶位置的移動調(diào)制，研究表明：在周期性時(shí)間參數(shù)t0=1200 s、t1=40 s、t2=36.2 s、t3=24.46 s、t4=61.42 s、t5=128 s，周期性電壓參數(shù)U1=3.2V、U2=7.0V、U3=5.2V、U4=3.8V；溫度20～2

3、5/℃；氧化周期N=80條件下，得到目標(biāo)光子禁帶位置在4000 nm附近波段。
　　分析了具備光子晶體層的試樣在三種交流電壓11 V、14V、17V（有效值）沉積過程中涂層表面變化及其對吸收層的影響，研究表明：交流電沉積的負(fù)半周局部氧化膜孔中H+放電產(chǎn)生的H2致使局部氧化膜破碎剝落，有少量附著物碎屑的存在；吸收層呈現(xiàn)出“毛皮”狀微觀表面，得到了復(fù)合金屬粒子納米棒結(jié)構(gòu)，但局部電流密度過高，沉積速率偏快，造成納米棒生長取向發(fā)生偏移，部

4、分棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜交織、團(tuán)聚，但目標(biāo)沉積金屬元素分布較為均勻；XRD物相分析可知：在本實(shí)驗(yàn)溶液環(huán)境體系下過高的電壓下很難有一價(jià)銅化合物的產(chǎn)生，過低的電壓下很難有富裕的OH-產(chǎn)生，14V的電壓對AAO膜孔中 CuAl2O4的生成起著重要的作用。
　　分析了交流電沉積電壓、時(shí)間、溫度對光譜選擇性吸收涂層的綜合影響，研究表明：交流沉積電壓17V、時(shí)間700 s、頻率50Hz、溫度25℃條件下制備的具有AAO光子晶體層結(jié)構(gòu)的太陽能吸收復(fù)合

5、涂層的太陽能吸收率最高為0.95，熱發(fā)射率最低為0.13，品質(zhì)因子最高為7.3，表現(xiàn)出了良好的太陽光譜選擇性吸收性能；通過空白對比，具有光子晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化膜涂層有更低的熱發(fā)射率，目標(biāo)AAO光子晶體結(jié)構(gòu)對復(fù)合氧化膜的熱發(fā)射有一定的抑制作用；交流電沉積過程中隨點(diǎn)沉積溫度的升高，試樣涂層表層凸凹程度變大；電化學(xué)測試結(jié)果顯示：金屬粒子的沉積使試樣具有更低的腐蝕速率，耐蝕性較空白對照試樣有所提高，水合封孔對大多試樣的耐蝕性有所提高；在14V、

6、時(shí)間100 s、頻率50Hz、溫度25℃條件制備的試樣具有較好的高溫?zé)岱€(wěn)定性，其沉積層中Cu-Ni納米顆粒、CuAl2O4與電介質(zhì)Al2O3構(gòu)成了三元復(fù)合體系，CuAl2O4的存在限制了高溫環(huán)境下金屬顆粒Ni、Cu在界面處的擴(kuò)散，減小了其被氧化的幾率，涂層體系的熱穩(wěn)定性得到提高，最高在600℃溫度下，涂層品質(zhì)因子α/ε波動較小。
　　本課題在17V、時(shí)間700 s、交流頻率50Hz、溫度25℃條件下制備的試樣太陽能吸收率最高為0.