一种热致变红外发射率陶瓷薄片材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。所述热致变红外发射率陶瓷薄片材料为钙钛矿结构的La1-xSrxMnO3体系陶瓷薄片材料。制备时，采用一定摩尔比的La2O3、SrCO3和MnCO3原料，混入2-羟基丙三羧酸和纯水，球磨、干燥后得到前驱体；然后700～1000℃下预烧前驱体，再次球磨、干燥后900～1450℃下烧结得到烧结粉体；然后轧制生瓷片，排胶，最后在900～1200℃下烧结得到最终产品。本发明专利技术制备的热致变红外发射率陶瓷薄片材料，其红外发射率随温度的增加而增大，能够实现室温附近的红外发射率突变，发射率最大变化范围达到0.47。同时，该材料具有可靠性高、无功耗、质量轻的优点，可以满足微小卫星的热控要求，并在红外伪装和节能技术领域拥有广阔应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料
，涉及热致变红外发射率材料及其制备方法，具体而言是一种具有钙钛矿结构的镧锶锰氧(LahSrxMnO3)体系热致变红外发射率陶瓷薄片材料及其制备方法。
技术介绍
热致变红外发射率材料是一种能够根据环境温度变化自主调节自身红外辐射性能的功能材料，这类材料采用被动工作方式，无需附加外场激励源，因此具有结构简单、重量轻、有利于进行材料-器件一体化设计等优点。热致变红外发射率材料由于其自身红外发射率(或热辐射)具有能够根据环境温度变化自主调节的特性，使其在国民经济和国防的许多新兴
，均有广阔的应用前景。在航天热控
，由于卫星在太空环境下昼夜温差可达数百度，舱内的温度控制对于提升舱内设备服役可靠性以及航天器向微小型化方向发展至关重要；如果采用基于热致变效应的可控辐射材料，可以在昼夜时段分别赋予卫星表面不同的发射率，通过不同时段卫星热辐射强度的调控来平衡舱内热量，显著提高热控效率和设备服役可靠性。在节能减排领域，可以设计具有可控辐射特性的节能玻璃或薄膜，通过玻璃/薄膜热量辐射(传输)的调节来控制室内温度，降低制冷和取暖负荷；相比现在普遍采用的低发射率节能玻璃(Low-Ε玻璃)，这种技术将具有更大的热量调控能力和更高的节能效率，从而可能引发建筑节能领域一场新的技术革命。在军事领域，红外隐身/伪装材料设计的核心，即是调控材料红外辐射特性使之与应用环境或背景相近；可控辐射材料有望赋予目标与变化的背景相似的红外辐射特性，发展出新型智能红外隐身材料，进而形成解决全天候多背景红外隐身的新途径。国内外目前研究的红外发射率材料主要有电致和热致两种类型，其中电致变发射率材料以聚苯胺、聚噻吩等导电高聚物和三氧化钨等材料体系为主，其中有机体系可以实现较大的发射率变化范围(大于0. 5)，而三氧化钨体系达到的发射率变化范围不超过0. 3 ； 由于需要外场激励源，电致变红外发射率材料的结构相对复杂、成本较高。热致变发射率材料则以镧锶锰氧(LahSrxMnO3)和氧化钒(VO2)为典型代表。其中VO2多采用薄膜结构，具有室温附近宽约50°C的转变温度区间，可变发射范围达到0.3。镧锶锰氧(LivxSrxMnO3)材料则具有钙钛矿结构，该类材料在室温附近发生金属——绝缘体转变，进而引起红外发射率的显著变化当温度高于室温时，1^_次阃03表现为顺磁绝缘性，表现出较高的红外发射率，热(红外)辐射能力就强；当温度低于室温时，LahSrxMnO3表现为铁磁金属性，具有较低的红外发射率，热(红外)辐射能力就比较弱。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种热致可变红外发射率陶瓷薄片材料及其制备方法。所述热致变红外发射率材料为钙钛矿结构的LahSrxMnO3(0. 1 ^ χ ^ 0. 3)体系材料，具有陶瓷薄片结构，能够实现室温附近O73K-300K)的红外发射率突变，发射率最大变化范围达到0. 47，具有可靠性高、无功耗、质量轻的优点，完全可以满足微小卫星的热控要求，并在红外隐身/伪装和节能
拥有广阔应用前景。本专利技术技术方案如下—种热致变红外发射率陶瓷薄片材料，所述陶瓷薄片为钙钛矿结构的 La1^xSrxMnO3(0. 1 ^ χ ^ 0. 3)体系陶瓷薄片材料。一种热致可变红外发射率陶瓷薄片材料的制备方法，如图6所示，包括以下步骤步骤1:按照 La Sr Mn = (1_χ) χ 1 的摩尔比准备 Lei203、SrCO3 和 MnCO3 原料，其中0. 1彡χ彡0. 3 ；将La2O3^SrCO3和MnCO3原料加上相当于La2O3^SrCO3和MnCO3原料总质量10 30%的2-羟基丙三羧酸(分子式为C6H8O7)和40 60%的纯水，球磨4 7小时后干燥，得到前驱体。步骤2 将步骤1所得前驱体置入焙烧炉中，在700 1000°C下煅烧4 7小时后随炉冷却，得到预烧体。其中升温速度为5 10°C /min。步骤3 将步骤2所得的预烧体放入乙醇中球磨2 4小时后干燥，然后在900 1450°C下保温煅烧3 5小时后自然降温，得到LahSrxMnO3烧结粉体。其中升温速度为 10 20/min。步骤4 将步骤3所得的LahSrxMnO3烧结粉体与有机粘结剂混合，混合比例为质量比100 (30 50)，然后采用陶瓷轧膜机轧制成生瓷片。其中有机粘结剂采用聚乙烯醇、 丙三醇和水以任意比例混合而成。步骤5 对步骤4所得的生瓷片进行排胶。具体排胶过程为先在120 150°C下排胶120 180小时，然后在180 200°C下排胶48 96小时。步骤6 对经步骤5排胶处理后的生瓷片在900 1200°C下烧结2 4小时，得到最终的一种热致可变红外发射率陶瓷薄片材料。具体烧结曲线为a)从室温升温至300 400°C，升温速度是1 1. 50C /min，保温2 4个小时；b)再升温至500 600°C，升温速度是1. 5 2V /min，保温1 3小时；c)再升温至700 800°C，升温速度是1. 5 2°C / min，保温3 5小时；d)最后升温至900 1200°C，升温速度是0. 5 1°C /min，保温，烧结2 4小时；e)降温至600 750°C，降温速度是1. 5 2°C /min ；f)再降温至450 500°C，降温速度是1. 25 1. 5°C /min ；g)最后降至室温，降温速度是0. 5 1°C /min。本专利技术最明显的特点是红外发射率随温度的增加而增大，红外发射率在室温附近有一定的突变。这主要归结为LahSrxMnO3的金属——绝缘体转变特性。下面对这个特性进行简要的说明。在LaMnO3中，各元素的化合价是固定的——La3\Mn3+和02_，当掺入锶(Sr)后，锶会取代镧在晶格中的位置，形成新的化合物Lai_xSrxMn03。但是锶的化合价是+2，为了保持电中性，部分的锰离子的化合价从+3转变成了 +4。也就是说，在LahSrxMnO3中，存在两种不同价态的锰离子=Mn3+和Mn4+。当温度比较低时，La1^xSrxMnO3为铁磁态，原子磁矩排列有序，Mn3+中的电子就有机会通过氧离子进入到Mn4+中，形成电子的迁移而产生电导。因此在低温下，La1^xSrxMnO3表现为铁磁金属性。随着温度的升高，La1^xSrxMnO3原子磁矩排列逐渐杂乱无序，Mn3+中的电子在Mn3+和Mn4+之间进行迁移的几率就会降低，电导率下降。因此， 随着温度的升高，La1^xSrxMnO3逐渐表现为顺磁绝缘性，阻止Mn3+中的电子的迁移，导致电阻升高。这就是LahSrxMnO3的金属——绝缘体转变特性。而绝缘体的红外发射率一般比金属的高，这就导致LahSrxMnO3的红外发射率随着温度的升高而增大。如图5所示，本专利技术制备的热致变红外发射率陶瓷薄片材料能够实现室温附近 (273K-300K)的红外发射率突变，发射率最大变化范围达到0.47。同时，该材料具有可靠性高、无功耗、质量轻的优点，可以满足微小卫星的热控要求，并在红外伪装和节能
拥有广阔应用前景。本专利技术除了具有发射率在室温附近突变的特点外，还具备以下优点原材料比较便宜，因而成本较低；陶瓷片具有较高的强度，便于机械加工。本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种热致变红外发射率陶瓷薄片材料，其特征在于，所述陶瓷薄片为钙钛矿结构的Ｌａ１－ｘＳｒｘＭｎＯ３体系陶瓷薄片材料，其中０．１≤ｘ≤０．３。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翁小龙，卞鹏，邓龙江，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。