【摘要】：“城市熱島效應(yīng)”是城市氣候最明顯的特征之一,造成該效應(yīng)原因之一為城市密集的人工構(gòu)筑物大量吸收太陽(yáng)輻射,使得表面溫度過(guò)高從而向大氣輻射熱量。為降低高溫帶來(lái)的影響,空調(diào)等主動(dòng)制冷方式廣泛使用,激增的能耗反過(guò)來(lái)進(jìn)一步加劇了熱島效應(yīng)。被動(dòng)制冷材料通過(guò)對(duì)太陽(yáng)輻射的高反射減少熱量的吸收,同時(shí)通過(guò)大氣窗口(8~13μm)以輻射的方式將熱量散發(fā)到外太空(~3 K),從而有效地降低材料的溫度,這開(kāi)啟了緩解“城市熱島效應(yīng)”的新思路。本文運(yùn)用水熱法,通過(guò)添加氟、鈣離子合成改性亞磷酸鎂晶體,通過(guò)對(duì)比晶體粉末的太陽(yáng)光譜反射及紅外發(fā)射性能,選出綜合性能較好的新型晶體Ca_(0.5)Mg_(10.5)(HPO_3)_8(OH)_3 F_3(以下簡(jiǎn)稱CFM),利用XRD、FTIR、TG-DSC等方法對(duì)CFM物相及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,通過(guò)能帶理論、SEM顯微形貌、顆粒粒徑分析對(duì)CFM樣品的高太陽(yáng)光譜反射率提出合理理論解釋,通過(guò)Rietveld精修、FTIR等方法闡述CFM的微觀結(jié)構(gòu),并從分子鍵的紅外吸收、鍵長(zhǎng)鍵角變化、缺陷等方面解釋樣品高發(fā)射機(jī)制。以CFM樣品為功能填料,控制單一變量法確定了CFM功能涂層的成膜劑種類、最佳填料粒徑、涂層厚度。通過(guò)對(duì)三種制冷裝置下CFM涂層制冷效果的評(píng)估,挑選出最為合理的測(cè)試裝置及條件,并得出具有價(jià)值的制冷評(píng)估指標(biāo)。全文研究結(jié)論如下:(1)在研究氟、鈣添加量對(duì)改性樣品的反射率和發(fā)射率影響時(shí),得出在x=3,y=0.5配比下獲得的CFM晶體綜合性能較好,其太陽(yáng)光譜反射率可達(dá)0.98以上,寬譜(2.5~20μm)紅外發(fā)射率可維持在0.920水平,大氣窗口(8~13μm)發(fā)射率為0.91。(2)通過(guò)計(jì)算得到CFM樣品的禁帶寬度為5.75eV,表明超寬的帶隙使其盡可能少吸收太陽(yáng)光;SEM照片顯示CFM粉體顆粒的特殊微納結(jié)構(gòu)及尺寸滿足發(fā)生瑞利及米氏雙散射的條件,太陽(yáng)光與粒子間強(qiáng)烈的復(fù)合散射作用進(jìn)一步加強(qiáng)了CFM晶體的反射能力。CFM樣品高的紅外發(fā)射率主要來(lái)源于結(jié)構(gòu)中豐富種類的分子鍵的紅外吸收。此外,由于摻雜引起結(jié)構(gòu)扭曲變形、晶格中的空位等缺陷加劇了晶格畸變,造成應(yīng)力,從而加強(qiáng)樣品的紅外發(fā)射性能。(3)在探究成膜劑種類、填料粒徑、涂層厚度對(duì)涂層反射及發(fā)射性能的影響時(shí),分別得到:PVDF成膜得到涂層的綜合性能最佳;顆粒粒徑較大其反射率較高,而粒徑對(duì)發(fā)射率影響不明顯;涂層越厚,涂層的反射率及發(fā)射率也就越高。同等條件下,CFM涂層的反射及發(fā)射性能優(yōu)于商用白色涂料、TiO_2等功能涂層。(4)真實(shí)環(huán)境下,在太陽(yáng)輻照度接近900 W/m~2夏季的正午時(shí)分,CFM涂層表面溫度較環(huán)境溫度低5.1oC,最大制冷功率接近86 W/m~2,夜間最大溫差超過(guò)4℃。冬季白天時(shí)段CFM涂層表面溫度與環(huán)境溫度的最大溫差可達(dá)2.3℃,夜間較環(huán)境溫度低近2℃。
【圖文】：

第一章 緒論見(jiàn)越遠(yuǎn)離地面，溫度越低，外層空間與近地面形成了巨大的溫度差。如此可源源不斷地向外太空輻射熱源，，從而實(shí)現(xiàn)自冷卻，如屋頂?shù)淖岳鋮s、溫冰晶的形成等。而這種自冷卻現(xiàn)象以釋放紅外線的形式實(shí)現(xiàn)，故稱之為紅外表面輻射的紅外線要想進(jìn)入外太空則需穿透地球厚厚的大氣層，而大氣中體分子和微小顆粒對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外線具有吸收作用，一定條件下又將吸輻射至地面，從而阻礙物體熱量向外太空的持續(xù)輸出。故想要實(shí)現(xiàn)凈的輻大氣吸收特性進(jìn)行了解。

氣體種類 所占體積含量（%） 氣體種類 所占體積含量（N278.084 CH40.00016O220.9476 N2O 0.000028Ar 0.934 CO 0.0000075CO20.0322 氙 0.0000087氖 0.00181 H20.00005氪 0.00011 H2O、O3等其他 0.0000138于大氣窗口的討論由來(lái)已久，文獻(xiàn)報(bào)道涉及 3 ~5μm、8~13μm 和 16~23光譜段[19]，圖 1-3 展示了大氣對(duì)連續(xù)波長(zhǎng)的紅外線透過(guò)率情況。實(shí)際上，區(qū)緯度及季節(jié)的差異，大氣對(duì)于紅外線的透過(guò)率和波長(zhǎng)范圍具有一定的差，地球各地區(qū)近地面上方的大氣對(duì)于 8~13μm 的紅外線具有最高的透過(guò)率面發(fā)射出的處于 8~13μm 范圍的紅外線可直接透過(guò)大氣進(jìn)入外層空間，從出。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ132.2;TB64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2651187