王晓波 李克伟 高丽娟 程旭东 蒋蓉

1) (晋中学院数学系, 晋中 030619)

2) (太原理工大学材料科学与工程学院, 太原 030024)

3) (武汉理工大学材料, 复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070)

1 引 言

光谱选择性吸收涂层作为太阳能光-热利用的核心部件, 决定着整个系统的转换效率, 其主要性能要求是具有高的光谱选择吸收性, 即在可见光-近红外波段(0.3—2.5 µm)具有高的吸收率, 红外区域(2.5—25.0 µm)具有低的发射率, 同时由于需要在高温下长时间服役, 还必须兼具良好的热稳定性[1].由金属纳米粒子嵌入到陶瓷基体中形成的金属-陶瓷(或称金属-电介质)涂层[2-4], 可以通过控制金属粒子的尺寸、含量和分布, 极大地调控这类涂层的光学性能, 从而实现对太阳辐射的有效吸收, 是目前研究最为广泛的中低温(＜ 400 ℃)光谱选择性吸收涂层.

然而, 在高于400 ℃条件下长期服役时, 金属-陶瓷涂层中的金属纳米颗粒由于比表面积大、表面缺陷密度高, 易发生团聚、长大、氧化以及层间原子的扩散迁徙等不稳定行为[3], 这往往会导致涂层成分和微结构的变化, 进而诱发涂层光学性能的衰减(不可逆性), 即金属-陶瓷涂层的高温热稳定性较差[2,5,6].保持高温下微观组织的稳定是保证涂层良好光学性能的前提, 同时为了提高太阳能光-热转换的效率, 对光谱选择性吸收涂层的服役温度也提出了更高的要求, 如熔融盐热媒介质高温光热发电系统要求光谱选择性吸收涂层的工作温度能够达到500 ℃以上[7].因此, 发展可应用……