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纳米掺锡氧化铟红外隐身涂料制备及性能研究

作　者: 蒋跃强
导　师: 唐先忠；王建华
学　校: 电子科技大学
专　业: 应用化学
关键词: ITO 红外隐身纳米涂料制备性能
分类号: TQ630
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

综述了红外隐身技术的进展和红外隐身涂料的隐身原理,分析了纳米掺锡氧化铟（ITO）涂料的红外隐身机理,提出了研究制备纳米ITO红外隐身涂料的思路。以InCl₃.5H₂O和SnCl₄.5H₂O为原料,以NH₃.H₂O作共沉淀剂,采用表面活性剂及有机脱水处理的方法防团聚,制备了纳米ITO粉体。用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、比表面测定、傅立叶红外吸收光谱等方法对粉体的物相、形貌、粒度及红外特性等进行了表征。结果表明:制得的ITO粉体具有分散性好、粒度均匀、单相立方In2O3晶体结构、球形等特点,其平均粒径约40nm,在714～3333cm- 1对红外光的透过率小于5%,是一种优良的红外吸收材料。研究了ITO粉体在无水乙醇中的分散稳定性,重点研究了分散方式、粒子表面包覆改性对分散稳定性的影响。结果表明超声分散的效果最好,球磨分散次之,高速分散最差。超声分散与高速分散相结合的分散效果比单独进行超声分散效果有进一步提高;采用硅烷偶连剂可对纳米ITO粉体进行表面包覆改性,其表面形成一薄层有机包覆层,可减少在分散系中的团聚、增强分散体的稳定性。通过研究,制得了在48h内不沉降的乙醇分散浆液,可以满足制作涂层的施工要求。研究了纳米ITO涂料的制备工艺,并对涂层的紫外、可见光、近红外波段和中远红外波段的光学性能、纳米ITO在涂层中的微观分散状态及部分力学性能进行了表征。当涂层中的ITO含量小于20%时,涂膜的硬度和附着力均很好。采用60℃下固化2h的固化制度及适量的慢挥发共溶剂有利于制得表面平整、光亮的涂膜。采用超声分散和高速搅拌分散相结合的涂料制备方法可以制得纳米分散的ITO涂层,用扫描电子显微镜观察,平均粒度小于100nm。光学测试结果表明,该涂层在可见光和近红外波段具有选择透过性,而在紫外和中远红外波段却具有很强的吸收作用;涂层在可见光和近红外波段呈典型的漫反射特性;涂层在中、远红外波段的反射率很低而发射率很高,而且该涂层在厚度小于20μm的情况下也能具有这一特性。综合涂层的光学测试结果表明,涂层可以作为兼容紫外、可见光和近红外的轻质红外热隐身涂料,而且还可用于红外雷达隐身。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章引言  11-20
  1.1 红外隐身的技术途径  11-12
  1.2 红外隐身技术的进展  12-19
    1.2.1 从设计上抑制红外辐射  12-13
    1.2.2 红外诱饵干扰  13
    1.2.3 屏蔽红外辐射  13-15
      1.2.3.1 红外隐身网  13
      1.2.3.2 隐身烟幕  13-14
      1.2.3.3 采取屏蔽措施降低辐射透过率  14
      1.2.3.4 散热隔热降温  14-15
    1.2.4 光谱转换技术  15
    1.2.5 实施红外图形迷彩  15
    1.2.6 使用红外隐身材料降低红外辐射  15-18
      1.2.6.1 红外吸收材料  16
      1.2.6.2 高发射率材料  16
      1.2.6.3 低红外发射率材料  16-18
    1.2.7 红外隐身技术目前还存在的不足  18-19
  1.3 本文的研究目的和内容  19-20
第二章红外隐身涂料的原理  20-27
  2.1 红外隐身涂料的原理和技术要求  20-22
    2.1.1 近红外隐身涂料  20-21
    2.1.2 中远红外隐身涂料  21-22
  2.2 纳米隐身涂料的隐身原理  22-23
  2.3 纳米掺锡氧化铟涂料的红外隐身机理分析  23-27
    2.3.1 纳米掺锡氧化铟的结构和性能  23-24
    2.3.2 纳米ITO 涂料的红外隐身机理分析  24-27
      2.3.2.1 ITO 宽频隐身的理论基础  24-25
      2.3.2.2 纳米ITO 涂料的红外隐身机理分析  25-27
第三章纳米ITO 粉体的制备及其性能表征  27-40
  3.1 前言  27-28
  3.2 实验部分  28-38
    3.2.1 主要原料与试剂  28
    3.2.2 主要设备与仪器  28-29
    3.2.3 实验方法与步骤  29-33
      3.2.3.1 制备过程与主要反应  29-30
      3.2.3.2 基本实验参数的选定  30-32
      3.2.3.3 样品的处理或测试条件  32-33
    3.2.4 实验结果与讨论  33-38
      3.2.4.1 ITO 前驱体热分析  33
      3.2.4.2 物相分析  33-35
      3.2.4.3 扫描电镜测试  35
      3.2.4.4 透射电镜测试  35-37
      3.2.4.5 红外特性分析  37-38
      3.2.4.6 比表面法估算粒径  38
      3.2.4.7 ITO 制备的产率与工艺稳定性  38
  3.3 小结  38-40
第四章纳米ITO 粉体的分散性研究  40-50
  4.1 前言  40-41
  4.2 实验部分  41-42
    4.2.1 主要原料与试剂  41
    4.2.2 主要设备与仪器  41-42
    4.2.3 实验过程  42
      4.2.3.1 分散工艺  42
      4.2.3.2 表面改性工艺  42
    4.2.4 性能表征方法  42
      4.2.4.1 分散效果表征  42
      4.2.4.2 表面改性效果表征  42
  4.3 结果与讨论  42-49
    4.3.1 分散介质对分散效果的影响  42-43
    4.3.2 分散方式对分散效果的影响  43-46
      4.3.2.1 高速搅拌分散  43
      4.3.2.2 球磨分散  43-44
      4.3.2.3 超声分散  44-45
      4.3.2.4 高速分散与超声分散组合方式  45-46
    4.3.3 表面改性对分散稳定性的影响  46-49
      4.3.3.1 表面改性的工艺研究  46-47
      4.3.3.2 ITO 纳米粒子的表面改性效果表征  47-48
      4.3.3.3 ITO 纳米粒子的表面改性对分散效果的影响  48-49
  4.4 小结  49-50
第五章纳米ITO 涂料的制备及其性能研究  50-67
  5.1 前言  50-51
  5.2 实验部分  51-54
    5.2.1 主要原料与试剂  51
    5.2.2 主要设备与仪器  51-52
    5.2.3 实验步骤  52-54
      5.2.3.1 纳米ITO 涂料的配方  52
      5.2.3.2 涂层的制备过程  52-53
      5.2.3.3 纳米ITO 涂料的性能表征  53-54
  5.3 实验结果与讨论  54-65
    5.3.1 涂料的制备方式对填料在涂料中的分散状态的影响  54-55
    5.3.2 ITO 含量对涂层的粘接性能的影响  55-56
    5.3.3 固化工艺对表面性能的影响  56
    5.3.4 涂层样品的红外发射率  56-57
    5.3.5 紫外、可见光、近红外性能  57-61
      5.3.5.1 紫外、可见光、近红外透过性能  57-59
      5.3.5.2 紫外、可见光、近红外反射性能  59-61
    5.3.6 涂层的中远红外特性  61-65
      5.3.6.1 ITO 粉体对红外吸收的影响  62
      5.3.6.2 ITO 涂膜的红外特性  62-65
  5.4 小结  65-67
第六章结论  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录  73-79
攻读硕士学位期间取得的研究成果  79-80

纳米掺锡氧化铟红外隐身涂料制备及性能研究

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