鐵氧體紅外輻射材料在高溫下具有優(yōu)良的紅外輻射性能,特別是尖晶石型鐵氧體已證明在中短波段具有較高的紅外發(fā)射率。然而,目前對于尖晶石型鐵氧體的研究主要停留在通過尖晶石組分優(yōu)化來提高發(fā)射率等方面,對于尖晶石型鐵氧體在中短波段具有高發(fā)射率的原因缺乏必要的機理研究,特別是對尖晶石型鐵氧體的研究并沒有深入到材料本質(zhì),缺乏從晶體結(jié)構(gòu)、電子特性等層面的分析,然而這對制備和優(yōu)化高發(fā)射率的尖晶石型鐵氧體是非常重要的。本研究從晶體學(xué)和半導(dǎo)體物理學(xué)的角度,通過實驗分析和第一性原理計算,解釋了尖晶石型鐵氧體在3～5μm波段具有高發(fā)射率的原因;并對不同的尖晶石型鐵氧體在8～14μm和3～5μm波段發(fā)射率的變化規(guī)律進行研究,確定了其在8～14μm和3～5μm波段發(fā)射率的變化機理;然后通過摻雜制備了尖晶石型鐵氧體,驗證了尖晶石型鐵氧體在8～14μm和3～5μm波段發(fā)射率的變化機理,并找到了性能最優(yōu)的尖晶石型鐵氧體基料;最后利用最優(yōu)的尖晶石型鐵氧體基料制備紅外輻射涂料,并對其形貌、抗熱震性能、發(fā)射率進行研究,找到最優(yōu)的紅外輻射涂料配方。主要得出以下結(jié)論:（1）對尖晶石型鐵氧體在3～5μm波段具有高發(fā)射率的原因進行分析。... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－２工業(yè)爐加熱工件原理圖??

Ｌｉ?＼?ｉ?Ｉ?；：；ｊ?．＇；?｜??．—Ｈｎ爾?Ｈｐｉ?ｉｊｉ?迮：二轉(zhuǎn)丁―廣—??。、園圓■ＰＫｉｐｉ?羣■！?Ｉｌ?Ｉ?１?■一??ｔ?｝?ｐ?４?６?７?？?１０?ｔ＊?？＞?ｔａ?ｌｌＴ???Ｉ?毳?｜＿｜?Ｉ??￣ｔ?￣￣ｔｎ?個?ｔ?￣ｒｐｒ?ｒｒ?ｔ?＾?ｔ?￣￣￣ｔ?ｒ￣??０？?￣＾Ｉ?ＣＯ，?°？?Ｍ＊°?°°？?°？?Ｍｔ〇?ＣＯ，?ｃｌ，??ｈｉ？Ｉ?？〇？？？？??圖２－１不同氣體的透過率與波段之間的關(guān)系??紅外輻射涂料＇???Ｉ?＼Ｔ＾?祕轄射能量：＼?＼?■??圓■?＾——?ｍｒｎ＾?－＿?—?Ｉ??吸｜?熱煙氣??■Ｌ?－?，＂?Ｉ??■發(fā)射?耐火材料一卜??圖２－２工業(yè)爐加熱工件原理圖??（３）高溫輻射能量多集中在短波段，而紅外輻射涂料可以改善一般的耐火材??料在短波的輻射率。??實際情況下，工業(yè)爐內(nèi)壁耐火材料在３？５ｐｍ和８？１４ｐｍ波段的發(fā)射率比??較低，在３？５ｐｍ波段的發(fā)射率大約在０．２５－０．５４之間，而８？１４ｐｍ波段的發(fā)射??率大約在０．５２－０．６５之間，見圖２－３。這極大降低了工業(yè)爐的輻射換熱效率，??采用在工業(yè)爐內(nèi)表面噴涂紅外輻射涂料的方式，可以將３？５ｐｍ和８？１４ｐｍ波??段的發(fā)射率達到０．８５以上。＿此，采用對工業(yè)爐內(nèi)壁噴涂紅外輻射涂層的方??式，來提高工業(yè)爐內(nèi)壁的紅外發(fā)射率，達到節(jié)能的目的。??７??

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???１．０－．??０．９－?????０．８－??０．７－??鉍０．４－＿＿—紅外輻射涂￥??〇．３?－??高?ｆｆｌ磚??——粘土澆注料??０２?－?—粘±蛣??０．１?－??Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?？?Ｉ?１?Ｉ?１?Ｉ?１?Ｉ?１?Ｉ??０?２?４?６?８?１０?１２?１４??波長Ｘ／?ｐｍ??圖２－３不同材料發(fā)射串與波長的關(guān)系??此外，爐膛內(nèi)壁涂紅外涂料后，涂層表面溫度顯著增加，但它本身的導(dǎo)??熱系數(shù)小，只有耐火磚的１／１０，大部分熱量被它輻射回來，使?fàn)t內(nèi)溫度顯著??提高，加上涂層對耐火磚表面產(chǎn)生氣密作用，使耐火磚的壽命大大延長［１７－１９］。??２．２．２紅外輻射涂料的基本理論??１）經(jīng)典的振子模型??在量子理論出現(xiàn)之前，主要是各種經(jīng)典的振子模型，在一定范圍內(nèi)也解??釋了輻射的發(fā)射與吸收的某些作用。但這些模型有不同程度的缺陷，對于自??由電子模型，自由電子在外場中以外場頻率做振動，不會發(fā)生共振，因而不??會與外場進行能量交換，并且忽略了電子點和受到的束縛力，也沒有考慮電??子與離子的碰撞。之后的諧振子模型考慮了振動過程中的回復(fù)力，但諧振動??是個無限長的無衰減過程，并不能很好的解釋發(fā)射輻射上的能量消耗。阻尼??振子模型是在諧振子模型的基礎(chǔ)上增加了阻尼項，在無外力作用下，可把阻??尼振子的運動方程式描述為：??ｍ＾－?＋?Ｒ＾?＋?Ｇｘ?＝?０?（２－９）??ｅ?ｄｔ２?ｄｔ??共振頻率表示為：??ｖ＝－?）２?（２－１０）??２］ｊｎ？ｅ?２ｍ?ｅ??８??


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