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淺談太陽(yáng)能光譜選擇性吸收材料的應(yīng)用分析

來(lái)源: 2015/9/17 10:15:40

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中玻網(wǎng)】目前,平板集熱器中吸熱板主要應(yīng)用材料有:陽(yáng)較氧化、黑鉻和“藍(lán)膜”三大類,而且在市場(chǎng)還形成了一個(gè)高、中、低檔之分,實(shí)際上這只能是從表面現(xiàn)象的一個(gè)主觀判斷,客觀上我們應(yīng)從材料自有的本質(zhì)性能,結(jié)合實(shí)際的使用狀況,來(lái)理性分析與選擇。在這里,我想從材料及應(yīng)用的角度,闡述一下對(duì)它們的理解。
  
  一、吸收材料是由基材和涂層材料復(fù)合后形成的有特殊功能的一種新材料。
  
  基材通常我們可選擇是熱傳導(dǎo)性能較好,便于規(guī)模生產(chǎn)和加工的金屬材料,主要是銅、、鋼材等,比較而言,銅基材較為理想,但價(jià)格偏高;鋁、鋼基材使用性能稍差一些,但價(jià)格相對(duì)較低,成為了優(yōu)選。
  
  1.涂層材料5大類
  
  涂層材料:主要解決太陽(yáng)光譜的選擇性吸收功能,根據(jù)其吸收原理可分五大類:①本征吸收涂層(半導(dǎo)體和過(guò)渡金屬)
  
 、诠飧缮嫘屯繉(TiOxNy)
  
  ③多層漸變膜型涂層(漸變Al-N/Al)
  
 、芙饘偬沾蓮(fù)合涂層(M-AlN)
  
 、莨鈱W(xué)陷阱涂層。
  
  2.統(tǒng)一考慮涂層與基材復(fù)合后的性能
  
  由于基材與涂層材料有各自的特性,復(fù)合在一起就會(huì)造成相互影響,從而影響新材料的性能和使用壽命。例如一般涂層的耐蝕性都較好,而基材的耐蝕性較差;基材的物理性能較好,而涂層材料的物理性能相對(duì)較差。因此我們不能孤立分析涂層或金屬基材,而是應(yīng)統(tǒng)一考慮它就是一種有特殊性能的新材料,根據(jù)該類新材料的使用需求,應(yīng)有如下性能要求:
  
 、俟鉄嵝阅埽何章α發(fā)射率ε衰減率x②結(jié)合力性能③耐蝕性、耐濕熱疲勞性④韌性和熱膨脹性⑤焊接性能⑥分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。
  
  二、電鍍黑鉻涂層材料分析
  
  1.黑鉻涂層不但具有優(yōu)良的光學(xué)性能,而且具有非常優(yōu)異的耐蝕和耐濕熱疲勞性能,特殊結(jié)構(gòu)材料的表面現(xiàn)應(yīng)使得它具有高穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài);
  
  2.黑鉻涂層主要通過(guò)電鍍方法制備,優(yōu)點(diǎn):適合連續(xù)規(guī)模生產(chǎn),便于生產(chǎn)過(guò)程控制;涂層與基材的以化學(xué)鍵的方式結(jié)合,結(jié)合力較佳;通過(guò)優(yōu)化工藝,選擇功能性的中間鍍層,提高新材料整體綜合性能水平;投入資金較小。
  
  3.海達(dá)克公司的各類黑鉻涂層材料工廠標(biāo)準(zhǔn)如下:
  
  4.海達(dá)克公司自2006年開始批量供應(yīng)黑鉻涂層材料近八年,從國(guó)內(nèi)外的客戶反饋信息看,目前尚無(wú)一例因涂層產(chǎn)品功能和物理化學(xué)破壞造成損失,也佐證了這種涂層材料的穩(wěn)定性。
  
  5.海達(dá)克公司的黑鉻涂層產(chǎn)品已具規(guī)模,特別是整板鋁帶線通過(guò)1年多的持續(xù)改進(jìn),品質(zhì)、生產(chǎn)控以及客戶服務(wù)均逐漸成熟。
  
  三、“藍(lán)膜”涂層材料分析
  
  1.“藍(lán)膜”涂層材料具有較好的光學(xué)性能,同時(shí)具有非常優(yōu)良的高溫性能,膜層自身的耐蝕性能也非常好;
  
  2.“藍(lán)膜”主要通過(guò)物理氣相沉積和磁控濺射實(shí)現(xiàn),加工制備過(guò)程可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制;
  
  3.“藍(lán)膜”涂層材料的缺點(diǎn)如下:
  
 、俜浅4蟮耐度,復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)和工藝控制系統(tǒng)很難降低成本,有非常明顯的技術(shù)檻;
  
 、谟捎谀臃浅1,且與基材的韌性及熱膨脹系數(shù)相差非常大,在相對(duì)惡劣的環(huán)境下,涂層表面易產(chǎn)生微裂紋,從而腐蝕基材并造成固氮功能減退變色;
  
 、塾纱嗽O(shè)制了使用條件:在真空或還原保護(hù)氣氛下非常合適,或者密封非常好,或者在高寒地區(qū)或干燥地區(qū)使用較好,這樣可以延長(zhǎng)使用壽命。
  
  四、陽(yáng)較氧化著色涂層材料分析
  
  1.陽(yáng)較氧化著色涂層材料也具有較好的光學(xué)性能,同時(shí)其高溫穩(wěn)定性和耐蝕性也較好;
  
  2.制備裝備和工藝均較簡(jiǎn)單,技術(shù)門檻較低,所以生產(chǎn)成本低;
  
  3.陽(yáng)較氧化著色涂層材料的致命缺點(diǎn),主要是壽命較短,這是由它的特性決定的。鋁材通過(guò)反復(fù)在酸液中電解氧化形成多孔的氧化鋁膜后,再在Ni、Sn電解液中交流電解,形成錫鎳合金與多孔的氧化鋁膜組合成藍(lán)黑色的復(fù)合涂層,具有光譜選擇性吸收動(dòng)能,而錫鎳合金此時(shí)是以金屬間化合物存在在涂層中的,金屬間化合物主要是分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,在一定條件一定時(shí)間后,會(huì)分解成分子結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的氧化物,此時(shí)選擇性功能性就會(huì)大幅下降。
  
  五、總結(jié)
  
  1.不同的應(yīng)用需求選擇不同的涂層材料,在比較和競(jìng)爭(zhēng)中共同發(fā)展,這是行業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力。
  
  2.黑鉻涂層產(chǎn)品在該類材料的特性中有無(wú)可比擬的性價(jià)比優(yōu)勢(shì),特別在與建筑整體化應(yīng)用中的安全性。
  
  3.該類別的新材料從制備到功能滿足,涉及了多學(xué)科、多領(lǐng)域,通過(guò)不斷的吸收消化,應(yīng)有更大的發(fā)展前景。

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