低吸收白色熱控涂層在航天器熱控系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器外表面的溫控。以Zn O為顏料的白色有機(jī)熱控涂層是航天器最常用的低吸收熱控涂層之一,具有較高的太陽(yáng)光反射率和較高的紅外半球發(fā)射率。隨著我國(guó)航天工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)熱控涂層的光學(xué)性能提出了更高的要求,進(jìn)一步提升涂層的太陽(yáng)光反射率和紅外發(fā)射率至關(guān)重要。本論文設(shè)計(jì)并制備了多面體Zn O@ZIF-8改性顏料,結(jié)合SiO₂粒子的高發(fā)射率特性,獲得了性能優(yōu)異的SiO₂-Zn O@ZIF-8復(fù)合熱控涂層,為新型熱控涂層的開發(fā)提供理論和技術(shù)支持。本論文以Zn O為鋅源,以2-甲基咪唑?yàn)榕潴w,通過液相配位組裝成功制備了Zn O@ZIF-8核殼粒子,并以甲基硅樹脂為粘結(jié)劑制備有機(jī)熱控涂層。通過XRD、SEM、TEM以及FTIR等測(cè)試表征方法探究了涂層的形貌、結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)光反射率以及半球發(fā)射率,結(jié)果表明:包覆改性后的Zn O@ZIF-8熱控涂層的太陽(yáng)光反射率為90.8%,涂層的紅外半球發(fā)射率為95.3%,提出了Zn O@ZIF-8多面體散射、涂層多孔散射機(jī)制以及紅外基團(tuán)振動(dòng)機(jī)制,對(duì)涂層的性能作出解釋... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

國(guó)內(nèi)外經(jīng)典白色熱控涂層圖1-1展示了國(guó)內(nèi)外經(jīng)典的五種低吸收發(fā)射比熱控涂層，為各國(guó)的航天工業(yè)長(zhǎng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-5-國(guó)航天工業(yè)的發(fā)展具有重要意義[26]。下面將從ZnO基白色熱控涂層的應(yīng)用、制備、改性三個(gè)方面進(jìn)行概述。1.3.1ZnO白色熱控涂層的應(yīng)用以ZnO為顏料、有機(jī)硅樹脂為粘結(jié)劑的白色有機(jī)熱控涂層符合航天器熱控涂層所需要的太陽(yáng)吸收比和半球發(fā)射率，在衛(wèi)星工程中得到了廣泛應(yīng)用，如圖1-2所示，在天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船表面涂覆著白色熱控涂層。圖1-2天舟一號(hào)表面白色熱控涂層ZnO作為熱控涂層中的白色顏料，禁帶寬度3.37eV，僅吸收波長(zhǎng)385nm以下的紫外光，因此具備較低的太陽(yáng)吸收，其次波長(zhǎng)385nm以下的紫外光能夠使大部分的有機(jī)粘結(jié)劑化學(xué)鍵斷裂，而ZnO能夠很好的屏蔽紫外光對(duì)粘結(jié)劑的破壞，使得涂層維持良好的光學(xué)性能的同時(shí)又能提升涂層的抗紫外老化性能[27]。此外ZnO作為白色顏料，具備原料豐富，價(jià)格低廉，良好的空間輻照穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，是作為低吸收熱控涂層中最廣泛應(yīng)用的顏料。美國(guó)NASA資助伊利諾理工大學(xué)（IITRI）開發(fā)的Z-93型白色熱控涂層是NASA航天飛行任務(wù)廣泛采用的白色熱控涂層[28]。Z-93型白色熱控涂層以ZnO為顏料，K2SiO3作為粘結(jié)劑（PS7）制備熱控涂層，采用多次噴涂工藝，涂層厚度約為127μm，太陽(yáng)吸收比低至0.16，半球發(fā)射率為0.92，具備良好的光學(xué)性能，售價(jià)為216$/dm3[29]。其次Z-93型白色熱控涂層質(zhì)地堅(jiān)硬，在后續(xù)加工以及冷熱循環(huán)過程中能有效抑制涂層表面的脆性龜裂。Z-93型熱控涂層具有很低的吸收發(fā)射比，在NASA早期的空間應(yīng)用中展現(xiàn)出良好的空間穩(wěn)定性。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-6-后期粘結(jié)劑PS7停產(chǎn)，以PQCorporation公司生產(chǎn)的粘結(jié)劑Kasil2130來替代PS7，由IITRI重新研發(fā)并生產(chǎn)出Z-93P。Z-93P的太陽(yáng)吸收率和發(fā)射率分別為0.16和0.92，能夠有效替代Z-93。隨后，Z-93P在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)被NASA廣泛地應(yīng)用于航天器表面熱控涂層。Z-93和Z-93P在美國(guó)NASA的應(yīng)用歷史長(zhǎng)達(dá)40年，圖1-3則展現(xiàn)了AZ-93與Z-93P型白色熱控涂層的反射光譜。圖1-3AZ93與Z93P型白色熱控涂層光譜反射率曲線[28]我國(guó)熱控涂層研發(fā)技術(shù)水平與美國(guó)、俄羅斯仍有一定差距，多使用白色有機(jī)熱控涂層，目前應(yīng)用最廣泛的白色熱控涂層主要為SR107、S781有機(jī)熱控涂層。我國(guó)研制的SR107熱控涂層，是一種以ZnO為顏料、全甲基硅橡膠為粘結(jié)劑的白色熱控涂層，具有良好的抗紫外輻照特性。SR107熱控涂層涂覆厚度為150~200μm，太陽(yáng)吸收比為0.15~0.19，半球發(fā)射率為0.85~0.87。SR107采用C5505ST固化劑，可實(shí)現(xiàn)室溫固化，被廣泛應(yīng)用于中國(guó)早期風(fēng)云系列衛(wèi)星及返回式衛(wèi)星。我國(guó)研制的S781白色熱控涂層，是以ZnO為顏料，以S781有機(jī)硅樹脂為粘結(jié)劑，太陽(yáng)吸收比約為0.17，半球發(fā)射率約為0.87。S781作為我國(guó)自行研發(fā)的一款性能優(yōu)異的熱控涂層，現(xiàn)主要應(yīng)用于我國(guó)風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星熱控部件，為我國(guó)氣象衛(wèi)星技術(shù)和應(yīng)用做出重要貢獻(xiàn)，如圖1-4所示，為風(fēng)云-3A氣象衛(wèi)星表面遙感溫度曲線。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]有機(jī)/無機(jī)雜化室溫固化熱控涂層的制備（英文）[J]. 劉丁,于洋,米樂,于云,宋力昕.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2018(08)
[2]熱控涂層研究進(jìn)展[J]. 李婭.  科技資訊. 2011(28)
[3]美國(guó)用于空間站輻射器中的熱控涂層[J]. 王旭東,何世禹,楊德莊,魏鵬飛.  宇航材料工藝. 2002(01)

博士論文
[1]基于表面等離激元和聲子極化的器件及波導(dǎo)特性研究[D]. 葉燊.北京交通大學(xué) 2019
[2]半導(dǎo)體超晶格結(jié)構(gòu)中聲子—極化激元與激子性質(zhì)研究[D]. 賀夢(mèng)冬.湖南大學(xué) 2008

碩士論文
[1]成像光學(xué)系統(tǒng)雜散光系數(shù)分析與計(jì)算[D]. 孫林.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2019
[2]SiC表面聲子極化激元的激發(fā)及其光學(xué)特性研究[D]. 買爾旦·吐合達(dá)洪（merdan tuhtasun）.上海師范大學(xué) 2019
[3]亞磷酸鎂晶體輻射制冷材料的研究[D]. 徐志魁.華南理工大學(xué) 2018
[4]微納米粒子聚合物薄膜的輻射制冷研究[D]. 呂堯兵.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[5]射頻磁控濺射制備SiO2薄膜及其性能研究[D]. 徐成.大連理工大學(xué) 2017
[6]Al納米結(jié)構(gòu)的FDTD模擬研究及其在紫外波段的應(yīng)用[D]. 葉偉.華中科技大學(xué) 2016
[7]ABS塑料鍍鋁表面高功率脈沖射頻磁控濺射沉積SiO2薄膜研究[D]. 賀佳.大連理工大學(xué) 2013
[8]改性ZnO基有機(jī)熱控白漆的合成與表征[D]. 周博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3250669