隨著工業(yè)的發(fā)展與技術(shù)的進步,人們在能源方面的需求越來越大。目前使用的能源如煤、石油、天然氣等均是不可再生資源,另外這些資源的大量燃燒會造成大氣污染、溫室效應(yīng)等環(huán)境問題。輻射冷卻現(xiàn)象廣泛存在于自然界中,輻射冷卻利用了大氣層特殊的光譜性質(zhì),以熱輻射的方式將地面上的熱量輻射到外太空,整個過程無污染、無能耗。然而,大多數(shù)材料輻射冷卻效果并不明顯,為了提高材料的輻射冷卻效率、減少輻射冷卻材料的生產(chǎn)與應(yīng)用成本,本文提出了一種具有良好輻射冷卻效果的聚合物基、二氧化硅（SiO2）填充的輻射冷卻薄膜,采用鋁層作為金屬反射層,制備工藝簡單,成本較低。本文研究的主要內(nèi)容如下:（1）基于電磁波時域差分有限算法,結(jié)合光學(xué)設(shè)計軟件FDTD Solutions,探究了微米級SiO2顆粒的粒徑、體積分數(shù)、薄膜厚度對輻射冷卻薄膜發(fā)射率的影響。結(jié)果表明:輻射冷卻薄膜的發(fā)射率均隨著SiO2填充體積分數(shù)、薄膜厚度的增加而增加;當Si02粒徑為4μm時,輻射冷卻薄膜的發(fā)射率最佳;對金屬反射層的厚度進行優(yōu)選,金屬層的厚度不低于150nm。（2）通過正交實驗的方法探究了 Si02顆粒的粒徑、體積分數(shù)、薄膜厚度對復(fù)合薄膜紅外發(fā)射率的... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１大氣光譜透過率曲線［１１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ［ｕ】??

位論文???物體吸收其他物體的熱輻射導(dǎo)致物體溫度的上升，同時物體向外輻射能量從而達到溫??度的平衡。??輻射現(xiàn)象的根本原因是物體由諸如電子、質(zhì)子、離子等微觀電荷體組成，并且這??些電荷體一直在移動。由于某種原因，一旦電荷體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，就會伴隨著??電磁輻射能量發(fā)射和吸收從而產(chǎn)生電磁波或光子。不同的光子之間具有不同的電磁振??動頻率或者波長［２１］。電磁輻射的頻率范圍很寬，射線按頻率從低到高的順序排列為：??紅外線、無線電波、可見光、Ｘ射線、紫外線、Ｙ射線、宇宙射線等，圖１－３為電磁??輻射的頻率和波長范圍。??Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??????＇４；????????????ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ??Ｊ?Ｊ?ｉ?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??＊１?ｓ?１?Ｉ?－?ｓ?１??４〇〇ｎｍ?Ｖｉｓｉｂｌｅ?ｌｉｇｈｔ?７００ｎｍ??圖１－３電磁輻射的頻率和波長范圍??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ａｎｄ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｒａｎｇｅ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ??由于物質(zhì)由大量帶正電的原子核及帶負電的電子組成，所以物質(zhì)在外加磁場的作??用下，其內(nèi)部正負電荷的運動狀態(tài)發(fā)生變化，從而物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生極化磁常正是由于??不同物質(zhì)在電磁場的作用下，極化程度的不同，因此物質(zhì)與電磁波之間的相互作用程??度有所差異，物質(zhì)從而表現(xiàn)出不同的熱輻射特性［２２］。從微觀角度來看，電磁波與物質(zhì)??的相互作用可歸因于粒子的吸收和散射［２３］，吸收和散射特性與物質(zhì)和電磁波的相互作??用密切相關(guān)。吸收的輻射能量轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的熱能，輻射則會改變電磁波的傳播方向

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???１?－????Ｓ／／大氣窗口”波段??ｓＵｉＬ??０，０?８．０?１３．０?２５，０??ｋｌｙｒｎ??圖１－５理想輻射體表面輻射特性??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ａｎ?ｉｄｅａｌ?ｒａｄｉａｔｏｒ??輻射冷卻材料的冷卻效果不僅受大氣輻射特性的影響，而且與材料本身的選擇性??輻射特性密切相關(guān)。圖１－５為理想選擇性輻射體的輻射特性，在“大氣窗口”波段其??紅外發(fā)射率為１，在除“大氣窗口”波段之外的其他波段，發(fā)射率均為０，即反射率為??１。在夜晚，因為沒有太陽輻射的影響，理想輻射體向外輻射熱量同時不吸收外界熱??量，從而實現(xiàn)夜晚降溫；即使在陽關(guān)照射的白天，太陽光波段的能量主要集中在??０．２５￣２．５—，如果材料能達到理想輻射體１００％的反射率，白天降溫也是可以實現(xiàn)的。??所以，目前研發(fā)和制備在“大氣窗口”波段具有高發(fā)射率，在太陽能波段具有高反射??率的輻射冷卻材料是解決夜晚和白天冷卻降溫的關(guān)鍵。??１．３輻射冷卻材料國內(nèi)外研究及應(yīng)用現(xiàn)狀??１．３．１國外研究現(xiàn)狀??國外學(xué)者對輻射冷卻的廣泛研究開始于上世紀六七十年代。輻射冷卻的研究主要??分為兩類：夜間輻射冷卻（忽略太陽輻射）和白天輻射冷卻。為了實現(xiàn)夜間的輻射冷??卻，要求材料在“大氣窗口”具有高的發(fā)射率。Ａｌａｎ?Ｋ．Ｈｅａｄ等人ｔ２９Ｍ吏用在厚度為??０．９￣１．５嘩的一氧化硅膜上真空蒸鍍了一層鋁膜制成了選擇性輻射體，利用金、銀、??鋁膜的高反射性能以及熱交換的輔助結(jié)構(gòu)，首次實現(xiàn)了夜間輻射冷卻的增強。Ｂｅｎｌａｔｔａｒ??等人利用化學(xué)沉淀的方法

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高紅外輻射陶瓷材料的研究進展[J]. 王峰,錢學(xué)強,李小偉,韋國靜,韓召,葉建克,陳義祥,李江濤.  硅酸鹽通報. 2015(01)
[2]中美氣候變化聯(lián)合聲明[J]. 本刊編輯部.  中國能源. 2014(11)
[3]大氣層與大氣壓的變化[J]. 孫躍勇.  考試周刊. 2011(15)
[4]建筑外墻隔熱涂料節(jié)能效果實測研究[J]. 邱童,徐強,李德榮,曹毅然,范宏武,楊偉華.  新型建筑材料. 2010(09)
[5]光譜發(fā)射率測量技術(shù)[J]. 戴景民,宋揚,王宗偉.  紅外與激光工程. 2009(04)
[6]建筑材料日間曝曬和夜間輻射致冷熱效果的研究[J]. 馬一平,趙彪,李遠珊.  材料導(dǎo)報. 2009(04)
[7]熱輻射在介質(zhì)表面反射及折射的微觀機理[J]. 夏德宏,余濤,盧嬌.  北京科技大學(xué)學(xué)報. 2008(06)
[8]建筑物輻射制冷研究[J]. 張志強,曾朋,蘇文佳,李平.  鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2008(02)
[9]一種搜尋輻射制冷材料的紅外光譜分析方法[J]. 馬一平,楊利香,王金前.  材料導(dǎo)報. 2007(04)
[10]世界能源消費現(xiàn)狀和可再生能源發(fā)展趨勢(上)[J]. 錢伯章.  節(jié)能與環(huán)保. 2006(03)

博士論文
[1]太陽能集熱和輻射制冷綜合利用的理論和實驗研究[D]. 胡名科.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]基于表面等離子體激元的光學(xué)濾波片與完美吸收超材料的設(shè)計及數(shù)值模擬[D]. 邵偉佳.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]典型天氣大氣輻射傳輸特性研究[D]. 顧吉林.大連海事大學(xué) 2012

碩士論文
[1]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
[2]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
[3]高溫高發(fā)射率涂層的制備及性能研究[D]. 常云鵬.北京理工大學(xué) 2015
[4]高發(fā)射率紅外輻射涂料的制備與性能研究[D]. 蔡洪兵.華南理工大學(xué) 2010
[5]輻射制冷裝置的數(shù)值模擬及實驗研究[D]. 孟濤.江蘇大學(xué) 2009



本文編號：3112566