【摘要】：隔熱材料對(duì)緩解能源危機(jī)、提高能源利用率等具有重要的意義,同時(shí)也是很多組件在應(yīng)用中的技術(shù)要求。從化工設(shè)備容器、房屋、船舶、航天器等各類大型設(shè)備、建筑,到空調(diào)、熱水器等各類小型家電器件,隔熱材料都發(fā)揮著節(jié)能降耗的重要作用。其中,在平板太陽(yáng)能熱水器或玻璃組建的眾多器件中,往往要求玻璃在具有良好隔熱性能的同時(shí)兼具優(yōu)秀的力學(xué)性能,并且對(duì)隔熱材料的輕質(zhì)化、安全性等要求也越來(lái)越高。因此,研究綜合性能優(yōu)異的隔熱材料意義十分重大,而納米多層膜材料便是有潛力實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的翹楚之一。本實(shí)驗(yàn)首先以W與Al2O3作為納米多層膜的組元材料,利用磁控濺射技術(shù),在常溫下制備了不同周期厚度的W/Al2O3納米多層隔熱膜,通過(guò)GIXRD、XPS、SEM、TEM、納米壓痕儀及瞬態(tài)熱反射技術(shù)對(duì)多層膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)沉積的多層膜中各單層均勻連續(xù),不存在斷層現(xiàn)象,且層間界面清晰。A1203膜層呈非晶形態(tài),W膜層具有亞穩(wěn)態(tài)β-W(210)的擇優(yōu)取向,并在周期厚度為5 nm時(shí)呈現(xiàn)明顯的非晶態(tài)。隨著膜層界面密度的增大,多層膜的熱阻增大,熱導(dǎo)率減小,硬度增大。周期厚度為5nm、膜層數(shù)為41層的W/A1203多層膜具有較為優(yōu)異的隔熱性能與力學(xué)性能,其熱阻為3.14× 10-7 m2·K·W-1,有效熱導(dǎo)率為0.36 Wm-1·K-1,硬度為8.53 GPa,膜/基結(jié)合力為42.20 mN。所制備的多層膜在室溫到500℃之間具有良好的熱穩(wěn)定性。為進(jìn)一步提高材料的隔熱性能,探索了不同氧氬比對(duì)部分氧化W/Al2O3納米多層隔熱膜結(jié)構(gòu)和性能的影響,制備了系列部分氧化W/Al2O3納米多層膜。通過(guò)結(jié)構(gòu)表征研究發(fā)現(xiàn),多層膜中的Al2O3單層呈非晶態(tài),而部分氧化W單層主要由β-W及β-WO3兩相組成,且隨著O2/Ar的增加,樣品中WO3結(jié)晶性逐漸變好。同時(shí),部分氧化多層膜層間界面清晰,各膜層均勻連續(xù)。相較未部分氧化(O2/Ar為0)W/Al2O3多層膜,部分氧化體系具有更低的熱導(dǎo)率。且當(dāng)C2/Ar為0.0125時(shí),部分氧化W/Al2O3納米多層膜相較其他多層膜兼具優(yōu)異的隔熱性能與較好的力學(xué)性能,其熱阻為4.18×10-7m2·K·W-1,有效熱導(dǎo)率達(dá)0.36 W·m-1·K-1,納米硬度為8.22GPa,膜/基結(jié)合力為21.79 mN。在室溫到500℃之間,所制備的部分氧化多層膜仍具有良好的熱穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB383.2
【圖文】：

而間隔層（即隔熱層）則降低氣體與固體傳熱的貢獻(xiàn)（孫陳誠(chéng)等，２０１１）。逡逑在二者的相互作用下，多層隔熱材料的理論當(dāng)量熱導(dǎo)率可低至Ｈ＾Ｗ－ｎ＾邋Ｋ－１邋（李德富逡逑等，２０１３），因此被譽(yù)為超級(jí)絕熱材料。其結(jié)構(gòu)如下圖１．１所示（王苗等，２０１６；邋Ｓｐｉｎｎｌｅｒ逡逑Ｍ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００４）。逡逑５逡逑

邐吸熱涂層玻璃板逡逑而依據(jù)隔熱材料的結(jié)構(gòu)不同，還可將其分為氣相連續(xù)固相分散型、氣相分散固相逡逑連續(xù)型與氣固連續(xù)型隔熱材料，如圖１．２邋（陳延新，２００８）所示。逡逑栜＿逡逑＊邐ｂ邐ｃ逡逑圖１．２隔熱材料組織結(jié)構(gòu)示意圖逡逑ａ－氣相連續(xù)結(jié)構(gòu)型；ｂ－固相連續(xù)結(jié)構(gòu)型；ｃ－氣固連續(xù)結(jié)構(gòu)型逡逑１－固相；２－氣相；３－纖維逡逑Ｆｉｇ．１．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｈｅｒｍａｌ邋ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ逡逑ａ－邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｔｙｐｅ邋ｏｆ邋ｇａｓ邋ｐｈａｓｅ邋ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ；邋ｂ－邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｔｙｐｅ邋ｏｆ邋ｓｏｌｉｄ邋ｐｈａｓｅ邋ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ；邋ｃ－逡逑ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｔｙｐｅ邋ｏｆ邋ｔｗｏ邋ｐｈａｓｅ邋ｂｏｔｈ邋ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ逡逑Ｉ－ｓｏｌｉｄ邋ｐｈａｓｅ；邋２－ｇａｓ邋ｐｈａｓｅ；邋３－ｆｉｂｃｒ逡逑

Ｃｏｓｔｅｓｃｕ邋Ｒ邋Ｍ等（Ｃｏｓｔｅｓｃｕ邋Ｒ邋Ｍ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００４），米用原子層沉積（ＡＬＤ）技術(shù)制備了高逡逑界面密度的Ｗ／Ａｈ0３納米多層，成功突破了材料的非晶極限。在這種材料中，他們發(fā)逡逑現(xiàn)材料的界面在熱輸運(yùn)中主導(dǎo)熱導(dǎo)率，并導(dǎo)致材料熱導(dǎo)率的降低。圖１．５為Ｗ／Ａｈ0３逡逑納米多層熱導(dǎo)率與溫度的相關(guān)性曲線。為了便于比較，同時(shí)也示出了邋Ａｈ0３膜的數(shù)據(jù)，逡逑Ａ１２０３最小熱導(dǎo)率的計(jì)算值及Ｗ／Ａｂ0３納米多層的擴(kuò)散失配模型（ＤＭＭ）分析數(shù)逡逑值。由圖可見，Ｗ／Ａ１２０３納米多層的熱導(dǎo)率均低于其他數(shù)值。逡逑１１逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2796293