一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，吸收涂層自內向外具有三層結構，第一層為基材，第二層為納米陶瓷吸收層，第三層為減反層，所述基材為不銹鋼基片，所述納米陶瓷吸收層材料的組分中包括成膜物、發(fā)色體和溶劑，所述減反層為TiO2薄膜。本發(fā)明的納米陶瓷吸收層材料釆用納米級顏料，該涂層材料具有光譜選擇性和可見光吸收率高及發(fā)射率低的良好性能。本發(fā)明在吸收層外添加了TiO2減反層薄膜，不僅提高了吸收率，同時也提高了太陽能選擇性吸收涂層的整體抗腐蝕性能。
【專利說明】一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能【技術領域】，涉及一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層。
【背景技術】
[0002]太陽能的熱利用是太陽能利用的一種重要形式。隨著國家對節(jié)能減排的投入，以及能源短缺的問題逐漸浮出水面，對太陽能的熱利用研究越來越廣泛。故太陽能及太陽能熱利用將會有更加廣闊的發(fā)展前景。
[0003]選擇性吸收層是光吸收體系中用于吸收光能的核心功能部分，通常用于太陽能集熱元件或太陽能選擇性吸收涂層體系中。制備一種優(yōu)良的選擇性吸收涂層關鍵在于選擇具有較佳的太陽光譜選擇性的材料和制備工藝。
[0004]納米陶瓷粉體是介于固體與分子之間的具有納米數量級(0.1?IOOnm)尺寸的亞穩(wěn)態(tài)中間物質。隨著粉體的超細化，其表面電子結構和晶體結構發(fā)生變化，產生了塊狀材料所不具有的特殊的效應。納米粉體材料具有以下的優(yōu)良性能:極小的粒徑、大的比表面積和高的化學性能，可以顯著降低材料的燒結溫度、節(jié)能能源；使陶瓷材料的組成結構致密化、均勻化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性；可以從納米材料的結構層次(I?IOOnm)上控制材料的成分和結構，有利于充分發(fā)揮陶瓷材料的潛在性能。另外，由于陶瓷粉料的顆粒大小決定了陶瓷材料的微觀結構和宏觀性能。如果粉料的顆粒堆積均勻，燒成收縮一致且晶粒均勻長大，那么顆粒越小產生的缺陷越小，所制備的材料的強度就相應越高，這就可能出現一些大顆粒材料所不具備的獨特性能。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有光譜選擇性、可見光吸收率高且發(fā)射率低的具有陶瓷涂層的太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層。
[0006]本發(fā)明的上述目的是通過如下方案實現的:
[0007]—種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，所述吸收涂層自內向外具有三層結構，第一層為基材，第二層為納米陶瓷吸收層，第三層為減反層，所述基材為不銹鋼基片，所述納米陶瓷吸收層材料的組分中包括成膜物、發(fā)色體和溶劑，所述減反層為TiO2薄膜。
[0008]作為本發(fā)明的改進，上述成膜物為丙烯酸樹脂材料，所述發(fā)色體為納米級顏料，所述溶劑是由二甲苯和乙二醇苯醚組成的混合溶劑，所述成膜物與發(fā)色體和溶劑的重量比為4 ?5:6 ?8:12 ?13。
[0009]作為本發(fā)明的改進，上述成膜物與發(fā)色體和溶劑的重量比為4:6:12。
[0010]作為本發(fā)明進一步的改進,上述納米級顏料由納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體組成，所述納米級鈦與納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳的重量比為I?1.2:1?1.2:2?2.6:2?2.6。
[0011]更進一步地,上述納米級鈦與納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化猛的重量比為 1:1:2:2。[0012]上述減反層采用溶膠-凝膠法制備。
[0013]納米陶瓷吸收層的制備方法如下:
[0014]按上述納米陶瓷吸收層材料稱取各組分，倒入分散研磨機中研磨20?30小時形成均勻的分散體系后，噴涂于不銹鋼基片即可，所述涂層厚度控制在3?5微米。
[0015]減反層采用溶膠-凝膠法制備，制備方法如下:
[0016](I)納米陶瓷吸收層表面清理:將上述制備好的納米陶瓷吸收層以蒸餾水清洗后，于室溫下干燥后備用；
[0017](2)溶膠制備:以鈦酸四丁酯為Ti源，無水乙醇為溶劑，二乙醇胺為緩蝕劑配置溶膠，三種成分物質的量的比為(10?30ml):(60?80ml): (2?8ml);
[0018](3)減反層薄膜制備:在納米陶瓷吸收層清潔表面上提拉鍍膜，控制提拉速度和提拉次數獲得厚度100?300nm的薄膜，將薄膜置于300?400°C下退火60?90min，由此在復合氧化物吸收層上制備出TiO2減反射薄膜。
[0019]與現有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果為:
[0020]1、本發(fā)明的納米陶瓷吸收層材料釆用納米級顏料，該涂層材料具有光譜選擇性和可見光吸收率高及發(fā)射率低的良好性能。
[0021]2、本發(fā)明的納米陶瓷吸收層的制備工藝簡單，研磨形成分散體系后直接噴涂于太陽能吸熱板芯向陽面即可，無需特別設備，制備成本低廉，涂層表面硬度高、耐高溫，保證了較高的熱電轉換效率及高的使用強度。
[0022]3、本發(fā)明在吸收層外添加了 TiO2減反層薄膜，該TiO2減反層表面的晶粒細小，排列緊密，不僅提高了吸收率，同時也可以對吸收層起到封孔作用，提高了太陽能選擇性吸收涂層的整體抗腐蝕性能。
【具體實施方式】
[0023]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。
[0024]如無具體說明，本發(fā)明的各種原料均可以通過市售得到；或根據本領域的常規(guī)方法制備得到。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學用語與本領域技術熟練入員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本發(fā)明方法中。
[0025]實施例1
[0026]一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，所述吸收涂層自內向外具有三層結構，第一層為基材，第二層為納米陶瓷吸收層，第三層為減反層，所述基材為不銹鋼基片，所述納米陶瓷吸收層材料的組分中包括成膜物、發(fā)色體和溶劑，所述減反層為TiO2薄膜。
[0027]納米陶瓷吸收層材料的各組分重量比為:丙烯酸樹脂:納米級鈦:納米級鎳:納米級氧化銅:納米級氧化猛:溶劑=4:1:1:2:2:12o
[0028]制備納米陶瓷吸收層時，按上述的配比稱取各組分，倒入分散研磨機中研磨20小時形成均勻的分散體系后，噴涂于不銹鋼基片即可，所述納米陶瓷吸收層厚度控制在3?4微米。
[0029]減反層采用溶膠-凝膠法制備，具體如下:[0030](I)納米陶瓷吸收層表面清理:將上述制備好的納米陶瓷吸收層以蒸餾水清洗后，于室溫下干燥后備用；
[0031](2)溶膠制備:以鈦酸四丁酯為Ti源，無水乙醇為溶劑，二乙醇胺為緩蝕劑配置溶膠，三種成分物質的量的比為(10~30ml):(60~80ml): (2~8ml);
[0032](3)減反層薄膜制備:在納米陶瓷吸收層清潔表面上提拉鍍膜，控制提拉速度和提拉次數獲得厚度100~300nm的薄膜，將薄膜置于300~400°C下退火60~90min，由此在復合氧化物吸收層上制備出TiO2減反射薄膜。
[0033]所制得的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層的檢測結果如下:
[0034]太陽吸收比為0.981 ;發(fā)射比≤0.040 (常溫)。
[0035]實施例2
[0036]一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，所述吸收涂層自內向外具有三層結構，第一層為基材，第二層為納米陶瓷吸收層，第三層為減反層，所述基材為不銹鋼基片，所述納米陶瓷吸收層材料的組分中包括成膜物、發(fā)色體和溶劑，所述減反層為TiO2薄膜。
[0037]納米陶瓷吸收層材料的各組分重量比為:丙烯酸樹脂:納米級鈦:納米級鎳:納米級氧化銅:納米級氧化猛:溶劑=5:1:1:2:2:13o
[0038]制備納米陶瓷吸收層時，按上述的配比稱取各組分，倒入分散研磨機中研磨20小時形成均勻的分散體系后，噴涂于不銹鋼基片即可，所述納米陶瓷吸收層厚度控制在3~4微米。
[0039]減反層采用溶膠-凝膠法制備，具體如下:
[0040](I)納米陶瓷吸收層表面清理:將上述制備好的納米陶瓷吸收層以蒸餾水清洗后，于室溫下干燥后備用；
[0041](2)溶膠制備:以鈦酸四丁酯為Ti源，無水乙醇為溶劑，二乙醇胺為緩蝕劑配置溶膠，三種成分物質的量的比為(10~30ml):(60~80ml): (2~8ml);
[0042](3)減反層薄膜制備:在納米陶瓷吸收層清潔表面上提拉鍍膜，控制提拉速度和提拉次數獲得厚度100~300nm的薄膜，將薄膜置于300~400°C下退火60~90min，由此在復合氧化物吸收層上制備出TiO2減反射薄膜。
[0043]所制得的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層的檢測結果如下:
[0044]太陽吸收比為0.971 ;發(fā)射比≤0.039 (常溫)。
[0045]實施例3
[0046]—種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，所述吸收涂層自內向外具有三層結構，第一層為基材，第二層為納米陶瓷吸收層，第三層為減反層，所述基材為不銹鋼基片，所述納米陶瓷吸收層材料的組分中包括成膜物、發(fā)色體和溶劑，所述減反層為TiO2薄膜。
[0047]納米陶瓷吸收層材料的各組分重量比為:丙烯酸樹脂:納米級鈦:納米級鎳:納米級氧化銅:納米級氧化錳:溶劑=4:1.2:1.2:2.6:2.6:12。
[0048]制備納米陶瓷吸收層時，按上述的配比稱取各組分，倒入分散研磨機中研磨20小時形成均勻的分散體系后，噴涂于不銹鋼基片即可，所述納米陶瓷吸收層厚度控制在3~4微米。
[0049]減反層采用溶膠-凝膠法制備，具體如下:
[0050](I)納米陶瓷吸收層表面清理:將上述制備好的納米陶瓷吸收層以蒸餾水清洗后，于室溫下干燥后備用；
[0051](2)溶膠制備:以鈦酸四丁酯為Ti源，無水乙醇為溶劑，二乙醇胺為緩蝕劑配置溶膠，三種成分物質的量的比為(10~30ml):(60~80ml): (2~8ml);
[0052](3)減反層薄膜制備:在納米陶瓷吸收層清潔表面上提拉鍍膜，控制提拉速度和提拉次數獲得厚度100~300nm的薄膜，將薄膜置于300~400°C下退火60~90min，由此在復合氧化物吸收層上制備出TiO2減反射薄膜。
[0053]所制得的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層的檢測結果如下:
[0054]太陽吸收比為0.960 ;發(fā)射比≤0.040 (常溫)。
[0055]實施例4
[0056]一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，所述吸收涂層自內向外具有三層結構，第一層為基材，第二層為納米陶瓷吸收層，第三層為減反層，所述基材為不銹鋼基片，所述納米陶瓷吸收層材料的組分中包括成膜物、發(fā)色體和溶劑，所述減反層為TiO2薄膜。
[0057]納米陶瓷吸收層材料的各組分重量比為:丙烯酸樹脂:納米級鈦:納米級鎳:納米級氧化銅:納米級氧化錳:溶劑=5:1.2:1.2:2.6:2.6:12。
[0058]制備納米陶瓷吸收層時，按上述的配比稱取各組分，倒入分散研磨機中研磨20小時形成均勻的分散體系后，噴涂于不銹鋼基片即可，所述納米陶瓷吸收層厚度控制在3~4微米。
[0059]減反層采用溶膠-凝膠法制備，具體如下:
[0060](I)納米陶瓷吸收層表面清理:將上述制備好的納米陶瓷吸收層以蒸餾水清洗后，于室溫下干燥后備用；
[0061](2)溶膠制備:以鈦酸四丁酯為Ti源，無水乙醇為溶劑，二乙醇胺為緩蝕劑配置溶膠，三種成分物質的量的比為(10~30ml):(60~80ml): (2~8ml);
[0062](3)減反層薄膜制備:在納米陶瓷吸收層清潔表面上提拉鍍膜，控制提拉速度和提拉次數獲得厚度100~300nm的薄膜，將薄膜置于300~400°C下退火60~90min，由此在復合氧化物吸收層上制備出TiO2減反射薄膜。
[0063]所制得的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層的檢測結果如下:
[0064]太陽吸收比為0.950 ;發(fā)射比≤0.042 (常溫)。
[0065]上述實施方式只是本發(fā)明的幾個實例，不是用來限制發(fā)明的實施與權利范圍，凡依據本發(fā)明申請專利保護范圍所述的內容做出的等效變化和修飾，均應包括在本發(fā)明申請專利范圍內。
【權利要求】
1.一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，所述吸收涂層自內向外具有三層結構，第一層為基材，第二層為納米陶瓷吸收層，第三層為減反層，其特征在于:所述基材為不銹鋼基片，所述納米陶瓷吸收層材料的組分中包括成膜物、發(fā)色體和溶劑，所述減反層為TiO2薄膜。
2.如權利要求1所述的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，其特征在于:所述成膜物為丙烯酸樹脂材料，所述發(fā)色體為納米級顏料，所述溶劑是由二甲苯和乙二醇苯醚組成的混合溶劑，所述成膜物與發(fā)色體和溶劑的重量比為4?5:6?8:12?13。
3.如權利要求1所述的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，其特征在于:所述成膜物與發(fā)色體和溶劑的重量比為4:6:12。
4.如權利要求1所述的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，其特征在于:所述納米級顏料由納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化猛粉體組成，所述納米級鈦與納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳的重量比為I?1.2:1?1.2:2?2.6:2?2.6。
5.如權利要求1所述的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，其特征在于:所述納米級鈦與納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳的重量比為1:1:2:2。
6.如權利要求1所述的一種太陽能的納米陶瓷選擇性吸收涂層，其特征在于:所述減反層采用溶膠-凝膠法制備。
【文檔編號】F24J2/48GK103542564SQ201310452386
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】黃長樂 申請人:安徽華印機電股份有限公司