【摘要】：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)做了分析研究。研究表明:在課題實驗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:在周期性時間參數(shù)t0=1200 s、t_1=40 s、t_2=36.2 s、t_3=24.46 s、t_4=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20~25/℃;氧化周期N=80條件下,得到目標光子禁帶位置在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,部分棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜交織、團聚,但目標沉積金屬元素分布較為均勻;XRD物相分析可知:在本實驗溶液環(huán)境體系下過高的電壓下很難有一價銅化合物的產(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、時間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0.95,熱發(fā)射率最低為0.13,品質(zhì)因子最高為7.3,但其耐蝕性較差,高溫?zé)岱�(wěn)定性并不理想;在14V、時間100 s、交流頻率50Hz、溫度25℃條件制備的試樣太陽能吸收率最高為0.84,熱發(fā)射率最低為0.14,品質(zhì)因子最高為6,且兼具較好耐蝕性與較好的高溫?zé)岱�(wěn)定性。
[Abstract]:An AAO photonic crystal oxide film with a complete photonic band gap is prepared by using a program-controlled power supply to set a periodic variable voltage to generate a step current for anodic oxidation, so that a branch pipeline AAO structure with high and low porosity layers can be generated periodically, so that a mutation of the porosity is achieved to prepare an AAO photonic crystal oxide film with a complete photonic band gap, And then the Cu-Ni nano composite particles are deposited at the AC frequency of 50 Hz to the AAO photonic crystal film hole under different conditions to prepare the AAO spectrum selective absorption coating with the high absorption rate, the lower emissivity and the corrosion resistance and the high-temperature-resistant thermal stability. The preparation process of the AAO photonic crystal layer is discussed, and the microstructure and structure of the photonic crystal layer are analyzed and studied. The results show that the photonic band gap is at 648 nm and 528 nm, respectively, with the structure color characteristic of the AAO photonic crystal. The shift modulation of the band gap of AAO photonic crystal is discussed. The results show that the periodic time parameter t0 = 1200s, t _ 1 = 40s, t _ 2 = 36.2 s, t _ 3 = 24.46s, t _ 4 = 61.42s, t5 = 128s, periodic voltage parameter U1 = 3.2 V, U2 = 7.0 V, U3 = 5.2 V, U4 = 3.8V, temperature 20 ~ 25/ 鈩，

本文編號：2467872