蘭州化物所成功研制陶瓷太陽能吸熱膜制備技術(shù)

近日,中科院蘭州化物所研究員經(jīng)過多年研究,成功制備出具有明顯尖晶石結(jié)構(gòu)的耐高溫陶瓷納米吸熱膜,實現(xiàn)了理論和工藝技術(shù)上的重大突破,該項研究具有良好的市場發(fā)展前景。

太陽能光熱利用需要通過太陽能集熱器來實現(xiàn),隨著太陽能建筑一體化和太陽能光熱工業(yè)化應用技術(shù)的發(fā)展,太陽能平板集熱器的使用量正在不斷增加。據(jù)有關(guān)報道,目前國內(nèi)太陽能平板集熱器的年產(chǎn)能已超過3880萬平米。太陽能吸熱膜(涂層)是集熱器的核心部件。然而,目前制備太陽能吸熱膜(涂層)的主要方法,包括涂料涂覆法、電鍍法、溶膠-凝膠法、磁控濺射法等,均存在一定缺陷,如污染環(huán)境、應用范圍窄、工藝條件苛刻、生產(chǎn)成本高和耐候性較差等。因此,發(fā)展綠色技術(shù),生產(chǎn)高性能、低成本的太陽能吸熱膜,成為平板集熱器領(lǐng)域急需解決的技術(shù)瓶頸。

中國科學院蘭州化學物理研究所研究人員經(jīng)過多年研究,采用兩種以上半導體尖晶石型過渡金屬氧化物,通過溶膠凝膠法將溶膠液浸涂或輥涂在金屬基材上,在催化作用下快速燒結(jié),成功制備出具有明顯尖晶石結(jié)構(gòu)的耐高溫陶瓷納米吸熱膜,實現(xiàn)了理論和工藝技術(shù)上的重大突破。

尖晶石型陶瓷吸熱膜的晶化溫度降低至460℃左右、晶化時間縮短到10分鐘以內(nèi),使得工業(yè)化制備尖晶石型陶瓷太陽能吸熱膜成為可能。然后在吸熱膜上加覆一層干涉型納米減反射層,其太陽能吸收率可達0.95、發(fā)射比達0.05,與目前流行的德國磁控濺射太陽能吸熱膜一致。而且,吸熱膜耐高溫(>1000℃),抗氧化性和耐候性也更好。由于陶瓷吸熱膜厚度控制在200納米以下,因此,可以有效地消除金屬基底與陶瓷膜之間的應力變化,使其與金屬基底結(jié)合牢固。相對于磁控濺射鍍膜技術(shù)來說,其制備條件更加溫和,無需高真空苛刻條件,裝備與生產(chǎn)成本低,色彩變化豐富,有著良好的市場發(fā)展前景。