一种低红外发射率陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低红外发射率陶瓷材料，采用溶胶凝胶制得的具有立方相的双钙钛矿结构，分子式为Eu1‑

【技术实现步骤摘要】
一种低红外发射率陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于红外隐身材料
，涉及一种低红外发射率的双钙钛矿结构的陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代军事红外探测技术的快速发展，红外隐身技术分别在无人机，战斗机、地面武器装备及精确制导武器等方面引起了全球的重视。为了增强各种武器装备的战斗能力和生存能力，让武器装备红外隐身是提高生存能力和增强战斗能力的有效方法。
[0003]物体辐射过程中，遵循斯蒂芬～玻尔兹曼定律，E＝εσT4(E为目标的红外辐射能量，ε为目标的红外发射率，T为目标的绝对温度，σ为斯蒂芬
‑
玻尔兹曼常数。)由上述公式所知，制备红外隐身材料的通过降低目标物体的表面温度和降低目标物的红外发射率。由于直接降低目标物的表面温度会导致武器装备的精确度和灵敏度降低，所以这条路走不通。因此低红外发射率材料就成为红外隐身技术研究的重要方向之一。目前红外隐身材料可分为以下两大类：
[0004]1)金属类表面材料
[0005]金属表面材料大多数都具备很低的红外发射率，相比于其他的类的材料是使用最早，低成本等等性能。作为常见的金属类表面低红外发射率材料以Al、Zn、Au、Sn、青铜等为代表。但是金属类材料热性能差，易发生电化学腐蚀反应等等，因此让目标物红外发射率显著上升。根据相关文献调研，南京航空航天大学徐国跃教授课题组对金属粉复合涂层进行了大量的报道，其中以Al粉及青铜粉为复合颜料，聚氨酯(PU)为粘合剂，制备PU/AlBronze复合涂层在8～14μm红外发射率可达0.168；以纳米级炭黑颜料，Al粉，PU
‑
8树脂为原料，用乙酸丁酯调节粘度喷涂制备涂层，当料浆粘度在15时在8～14μm红外发射率最低可到0.145；用光学镀膜技术在石英基片上通过交替沉积Ge层和ZnS层的方法制得一维光子晶体在8～14μm红外发射率可到0.195。另外Ji
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Kui Zhang,Jia
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Ming Shi,Da
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PengZhao,Yu
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Zheng Chen在Optical Engineering发表的One
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dimensional photonic crystal with spectrally selective low infrared emissivity fabricated with Te and ZnSe这篇文章中报道3～5μm和8～14μm红外发射率分别达到0.072和0.194。
[0006]2)无机氧化物类表面材料
[0007]无机氧化物类表面材又包括以下两大类：一类M
x
O
y
型氧化物表面材料，M
x
O
y
型氧化物是金属类元素与氧元素通过共价键形成的二元氧化物。M
x
O
y
型氧化物类表面材料有很好的耐热稳定性。国内南京航空航天大学徐国跃教授课题组对金属氧化物表面材料进行了丰富的探索。其一：不使用粘合剂的情况下,经高温粘结工艺,制备高温低红外发射率PbO涂层在3～5μm其发射率达到0.2。其二：对CeO2进行热处理，制备高温低发射率涂层。当温度为600℃时：3～5μm的发射率达到了0.3。其三：采用柠檬酸法将Y2O3掺入ZrO2制备了掺杂质量分数为8％的部分氧化钇稳定氧化锆(8YSZ)陶瓷材料，在1400℃处理2h后，在600℃温度下3～5μm的红外发射率仅为0.288。国内南京航空航天大学谭淑娟教授课题组通过溶胶
–
凝胶
法制备ZnO探索其红外发射率，研究表明：溶胶
‑
凝胶法制备的材料为片状结构，在400℃内3～5μm的红外辐射率最低值为0.40。在此工作基础上继续采用溶胶
–
凝胶法制备Ce
4+
去取代Zn
2+
。当温度为500℃时在3～5μm的红外发射率为0.329。
[0008]另一类为ABO3钙钛矿型氧化物低红外辐射表面材料，ABO3钙钛矿型氧化物具有特殊的立方晶体结构，通过引入不同的离子对A，B位离子进行取代，可以实现材料化学与物理性能的大幅度变化。国内南京航空航天大学申星梅通过固相合成法将K
+
、Na
+
、Sr
2+
等离子分别对LaMnO3中的La
2+
离子进行取代，研究表明，当Sr
2+
达到0.4，La
2+
为0.6时，此时材料具有最低红外辐射率，在3～5μm和8～14μm波段的红外辐射率分别小于0.65和0.85。军械工程学院先进材料研究所(石家庄)的刘嘉玮等采用柠檬酸法通过Ba
2+
离子掺杂改性制备La
0.7
Ba
0.3
MnO3，当温度为350℃，3～5μm波段红外辐射率为0.768。
[0009]金属类表面材料、无机氧化物类表面材料虽具有较低的红外发射率，但实际应用时，发现其在高温下涂层容易被氧化、脱落；且金属类表面材料制备方法复杂，很难得到比较比较纯的材料等现象，金属类表面材料对光具有很高的反射性，使得金属类表面材料在可见光范围和雷达探测范围易暴露。无机氧化物类表面材料在高温稳定性、防扩散性等方面具有金属类表面材料无法比拟的优点，但红外发射率高使其不能在现实中应用。
[0010]因此，本专利技术致力于提供一种制备简单，且得到纯相在中远红外波段红外发射率偏低的陶瓷材料，并在高温下具有较好的稳定性。

技术实现思路

[0011]为了克服现有技术的不足，本专利技术提出一种低红外发射率陶瓷材料及其制备方法，为中远红外波段红外低发射率陶瓷材料，是一种具有钙钛矿结构的陶瓷材料，可做成涂层材料，也可以镀到工件表面，作为一种红外隐身拥有广阔的应用前景。
[0012]本专利技术为实现上述目的，所采用的技术方案之一是：一种低红外发射率陶瓷材料，具有立方相的双钙钛矿结构，分子式为Eu1‑
x
‑
y
A
x+y
BaCo2O
5+δ
(A＝Ca、Sr，x＝0～0.3，y＝0～0.3，δ＝0
‑
1)。
[0013]优选的，在中红外波段发射率低于0.1，远红外波段发射率低于0.15。
[0014]本专利技术为实现上述目的，所采用的技术方案之二是：一种低红外发射率陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
[0015]步骤一：按照所述分子式中各金属元素摩尔比称取各原料，进行A位掺杂，各金属元素分别来源Eu2O3、Ba(NO3)2、Co(NO3)2、A(NO3)2，A＝Ca、Sr；
[0016]步骤二：将步骤一中的稀土氧化物Eu2O放入去离子水中不停的搅拌，逐步缓慢加入硝酸直到溶液澄清透明；
[0017]步骤三：再加入硝酸钡、硝酸钴、硝酸钙、硝酸锶，并逐步加入ED本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低红外发射率陶瓷材料，其特征在于，采用溶胶凝胶制得的具有立方相的双钙钛矿结构，分子式为Eu1‑
x
‑
y
A
x+y
BaCo2O
5+δ
(A＝Ca、Sr，x＝0～0.3，y＝0～0.3，δ＝0
‑
1)。2.根据权利要求1所述的低红外发射率陶瓷材料，其特征在于，在中红外波段发射率低于0.1，远红外波段发射率低于0.15。3.一种如权利要求1或2任一所述的低红外发射率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按照所述分子式中各金属元素摩尔比称取各原料，进行A位掺杂，各金属元素分别来源Eu2O3、Ba(NO3)2、Co(NO3)2、A(NO3)2，A＝Ca、Sr；步骤二：将步骤一中的稀土氧化物Eu2O放入去离子水中不停的搅拌，逐步缓慢加入硝酸直到溶液澄清透明；步骤三：再加入硝酸钡、硝酸钴、硝酸钙和硝酸锶，并逐步加入EDTA和聚乙烯醇，边搅拌边恒温加热为胶状体，将胶状物再升温干燥为黑色物体：步骤四：将黑色物体预烧一定时间，冷却至室温再加入聚乙烯醇，研磨成粉在一定压力下压制出表面光滑的圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立忠，谢诺，孟芷民，胥志恒，张子夜，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：