工程科学学报，第38卷，第9期：1296-1299,2016年9月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.9:1296-1299,September 2016 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2016.09.014:http://journals.ustb.edu.cn 低发射率Si0,/Al,O3纳米复合粉体的制备和红外隐 身性能 陈 珂，纪箴，张一帆，贾成厂，杨善武 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 区通信作者，E-mail:jizhen(@mater..ustb.cdu.cm 摘要采用溶胶一凝胶法制备非品态和结晶态两种相结构的SO2/A山，0，纳米复合粉体，通过X射线衍射、透射电子显微镜 等手段对纳米复合粉体结构和形貌进行表征，并利用傅里叶变换红外光谱仪研究纳米复合粉体的红外隐身性能.结果表明： 两种相结构的Si0,/A山，0，纳米复合粉体均呈不规则颗粒状，其中结晶态Si02/山，03纳米复合粉体的平均晶粒尺寸约为18 m:结晶态Si02/Al203纳米复合粉体在2.5~25m波长范围内的红外发射率均低于非晶态复合粉体，3~5m内发射率平 均值为45.65%，8~14μm内发射率平均值为46.19%，是一种低发射率的红外隐身复合纳米材料. 关键词二氧化硅：氧化铝：纳米复合材料：粉体；隐身技术：发射率 分类号T765.5 Preparation and infrared stealth properties of SiO,/Al,O,nanocomposite powders with low emissivity CHEN Ke,JI Zhen,ZHANG Yi-fan,JIA Cheng-chang,YANG Shan-u School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:jizhen@mater.ustb.edu.cn ABSTRACT Crystalline and amorphous SiO2/Al2 O:nanocomposite powders were prepared by a sol-gel method.The structure and morphology of the nanocomposite powders were characterized by X-ay diffraction and transmission electron microscopy,while the in- frared stealth property was detected by Fourier transform infrared spectroscopy spectrometry.The results show that both the nanocom- posite powders have irregular shapes,in which the average grain size of the crystalline one is about 18 nm.The crystalline nanocom- posite powder is a kind of composite nanomaterial with low infrared emissivity,and its average emissivity is 45.65%in 3-5 um and 46.19%in 8-14 um,which are lower than those of the amorphous one in 2.5-25 um. KEY WORDS silicon dioxide:alumina:nanocomposites:powders:stealth technology:emissivity 红外隐身技术是指改变目标的红外辐射特征，降 背景的对比度，达到红外图形迷彩的效果·可 低目标被红外探测器发现概率的一种手段.它包含两 纳米红外隐身材料的颗粒尺寸远小于红外波的波 方面的内容：一是减弱目标的红外辐射强度，使之低于 长，对红外波的透过率比常规材料要强得多，大大减少 红外探测器的灵敏度，以达到对探测器隐身的目的：二 波的反射率：同时其比表面积比块状固体大得多，呈现 是改变目标的红外辐射频率范围，避开大气红外窗口， 特殊的表面效应和体积效应，颗粒的电子状态发生变 或通过控制目标各部分的红外辐射强度，降低目标与 化，使得材料的红外光发射率显著降低.当红外光入 收稿日期：2015-10-30 基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目(2014GB120000):国家自然科学基金资助项目(51471023)
工程科学学报，第 38 卷，第 9 期: 1296--1299，2016 年 9 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 9: 1296--1299，September 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 09． 014; http: / /journals． ustb． edu． cn 低发射率 SiO2 /Al2 O3 纳米复合粉体的制备和红外隐 身性能 陈 珂，纪 箴，张一帆，贾成厂，杨善武 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: jizhen@ mater． ustb． edu． cn 摘 要 采用溶胶--凝胶法制备非晶态和结晶态两种相结构的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体，通过 X 射线衍射、透射电子显微镜 等手段对纳米复合粉体结构和形貌进行表征，并利用傅里叶变换红外光谱仪研究纳米复合粉体的红外隐身性能． 结果表明: 两种相结构的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体均呈不规则颗粒状，其中结晶态 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的平均晶粒尺寸约为 18 nm; 结晶态 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在 2. 5 ～ 25 μm 波长范围内的红外发射率均低于非晶态复合粉体，3 ～ 5 μm 内发射率平 均值为 45. 65% ，8 ～ 14 μm 内发射率平均值为 46. 19% ，是一种低发射率的红外隐身复合纳米材料． 关键词 二氧化硅; 氧化铝; 纳米复合材料; 粉体; 隐身技术; 发射率 分类号 TJ765. 5 Preparation and infrared stealth properties of SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders with low emissivity CHEN Ke，JI Zhen ，ZHANG Yi-fan，JIA Cheng-chang，YANG Shan-wu School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: jizhen@ mater． ustb． edu． cn ABSTＲACT Crystalline and amorphous SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders were prepared by a sol--gel method． The structure and morphology of the nanocomposite powders were characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy，while the infrared stealth property was detected by Fourier transform infrared spectroscopy spectrometry． The results show that both the nanocomposite powders have irregular shapes，in which the average grain size of the crystalline one is about 18 nm． The crystalline nanocomposite powder is a kind of composite nanomaterial with low infrared emissivity，and its average emissivity is 45. 65% in 3--5 μm and 46. 19% in 8--14 μm，which are lower than those of the amorphous one in 2. 5--25 μm． KEY WOＲDS silicon dioxide; alumina; nanocomposites; powders; stealth technology; emissivity 收稿日期: 2015--10--30 基金项目: 国家重点基础研究发展规划资助项目( 2014GB120000) ; 国家自然科学基金资助项目( 51471023) 红外隐身技术是指改变目标的红外辐射特征，降 低目标被红外探测器发现概率的一种手段． 它包含两 方面的内容: 一是减弱目标的红外辐射强度，使之低于 红外探测器的灵敏度，以达到对探测器隐身的目的; 二 是改变目标的红外辐射频率范围，避开大气红外窗口， 或通过控制目标各部分的红外辐射强度，降低目标与 背景的对比度，达到红外图形迷彩的效果［1--5］． 纳米红外隐身材料的颗粒尺寸远小于红外波的波 长，对红外波的透过率比常规材料要强得多，大大减少 波的反射率; 同时其比表面积比块状固体大得多，呈现 特殊的表面效应和体积效应，颗粒的电子状态发生变 化，使得材料的红外光发射率显著降低． 当红外光入
陈珂等：低发射率SiO2/A山，O,纳米复合粉体的制备和红外隐身性能 ·1297· 射到纳米颗粒的表面时，一部分由于分子的能级跃迁 米复合粉体在全波段(2.5~25μm)、中红外波段(3.5 吸收而衰弱，另一部分散射后又与其他颗粒进行作用， ~5.0um)和远红外波段(8~14um)范围内的透射 光在颗粒间产生多次散射而强度衰弱-.因此，在 率、反射率和发射率。 红外探测技术的快速发展的如今，纳米红外隐身材料 2结果与讨论 的研究日益被重视. Wang等通过蒸发诱导三元共组装法合成C-2.1SiO2/A山，0，纳米复合粉体的相结构 A山，0，纳米复合材料，研究发现A山，0，能有效降低复合 图1为两种SiO2/AL,03纳米复合粉体的X射线 材料的红外发射率.Ye等n在Ag核上包覆SiO,壳 衍射图谱.由图1可知：未添加结晶促进剂的SiO2/ 制备得到核壳结构纳米颗粒，研究发现其在远红外波 A,O,纳米复合粉体呈非晶态：添加结晶促进剂的 段具有较低的发射率.Wang等通过组装法制备 SO,/A1,O,纳米复合粉体出现尖锐的衍射峰，为结晶 SiO,@DNA-LDH核壳结构纳米复合材料，研究发现由 态.这是由于结晶促进剂降低SiO,的结晶温度，使其 于协同效应，在8~14m范围内，材料的红外发射率 在Il00℃下结晶.通过Scherrer公式计算得到结晶态 仅为45.8%. Si02/A山，0，纳米复合粉体的平均晶粒尺寸约为18nm. 本文采用溶胶-凝胶法制备SiO2/AL,03纳米复合 ●Si02 粉体，通过X射线衍射、透射电子显微镜等手段对纳 ◆AL0 米复合粉体结构和形貌进行表征，利用傅里叶变换红 外光谱仪研究SiO2/L0,纳米复合粉体的红外隐身 性能. 1实验材料及方法 结品态 1.1粉体的制备 首先将正硅酸乙酯与九水硝酸铝按照质量比4：1 非品态 的比例在无水乙醇中混合搅拌成均匀的混合液，然后 10 30 405060708090 向混合浊液中滴加适量氨水，调节H值至不低于8， 209 搅拌1h后在室温下陈化成凝胶，凝胶在70℃下干燥6 图1SiO2/A山203纳米复合粉体的X射线衍射图谱 h后在1100℃下热处理2h,研磨得到Si02/山，0，纳米 Fig.1 XRD patterns of the Si/Al2O nanocomposite powders 复合粉体. 同时，用上述方法制备一组添加3%结晶促进剂 2.2SiO,/A山，O,纳米复合粉体的微观形貌 的Si02/AL,03纳米复合粉体 图2为两种相结构的SiO2/山，0，纳米复合粉体的 1.2红外隐身性能测试 透射电镜照片.由图2可知两种Si02/Al,0,纳米复合 取适量Si02/A山，03纳米复合粉体研磨压片，利用 粉体在透射电镜下形貌无明显区别，粒径均小于20 傅里叶变换红外光谱仪测试研究两种SiO,/Al,0,纳 nm,呈不规则颗粒状，有一定的团聚现象. 20 nm 20 nm 图2SiO2/A山2O3纳米复合粉体的透射电镜照片，(a)非品态：(b)结品态 Fig.2 TEM images of the SiO/Al2O nanocomposite powders:(a)amorphous:(b)crystalline
陈 珂等: 低发射率 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的制备和红外隐身性能 射到纳米颗粒的表面时，一部分由于分子的能级跃迁 吸收而衰弱，另一部分散射后又与其他颗粒进行作用， 光在颗粒间产生多次散射而强度衰弱［6--12］． 因此，在 红外探测技术的快速发展的如今，纳米红外隐身材料 的研究日益被重视． Wang 等［13］通过蒸发诱导三元共组装法合成 C-- Al2O3 纳米复合材料，研究发现 Al2O3 能有效降低复合 材料的红外发射率． Ye 等［14］在 Ag 核上包覆 SiO2 壳 制备得到核壳结构纳米颗粒，研究发现其在远红外波 段具有较低的 发 射 率． Wang 等［15］ 通过组装法制备 SiO2@ DNA--LDH 核壳结构纳米复合材料，研究发现由 于协同效应，在 8 ～ 14 μm 范围内，材料的红外发射率 仅为 45. 8% ． 本文采用溶胶--凝胶法制备 SiO2 /Al2O3 纳米复合 粉体，通过 X 射线衍射、透射电子显微镜等手段对纳 米复合粉体结构和形貌进行表征，利用傅里叶变换红 外光谱仪研究 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的红外隐身 性能． 1 实验材料及方法 1. 1 粉体的制备 首先将正硅酸乙酯与九水硝酸铝按照质量比 4∶ 1 的比例在无水乙醇中混合搅拌成均匀的混合液，然后 向混合浊液中滴加适量氨水，调节 pH 值至不低于 8， 搅拌1 h 后在室温下陈化成凝胶，凝胶在70 ℃下干燥6 h 后在 1100 ℃下热处理 2 h，研磨得到 SiO2 /Al2O3 纳米 复合粉体． 图 2 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的透射电镜照片 . ( a) 非晶态; ( b) 结晶态 Fig． 2 TEM images of the SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders: ( a) amorphous; ( b) crystalline 同时，用上述方法制备一组添加 3% 结晶促进剂 的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体． 1. 2 红外隐身性能测试 取适量 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体研磨压片，利用 傅里叶变换红外光谱仪测试研究两种 SiO2 /Al2O3 纳 米复合粉体在全波段( 2. 5 ～ 25 μm) 、中红外波段( 3. 5 ～ 5. 0 μm) 和远红外波段( 8 ～ 14 μm) 范围内的透射 率、反射率和发射率． 2 结果与讨论 2. 1 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的相结构 图 1 为两种 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的 X 射线 衍射图谱． 由图 1 可知: 未添加结晶促进剂的 SiO2 / Al2O3 纳米 复 合 粉 体 呈 非 晶 态; 添 加 结 晶 促 进 剂 的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体出现尖锐的衍射峰，为结晶 态． 这是由于结晶促进剂降低 SiO2 的结晶温度，使其 在 1100 ℃下结晶． 通过 Scherrer 公式计算得到结晶态 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的平均晶粒尺寸约为 18 nm． 图 1 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的 X 射线衍射图谱 Fig． 1 XＲD patterns of the SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders 2. 2 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的微观形貌 图 2 为两种相结构的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的 透射电镜照片． 由图 2 可知两种 SiO2 /Al2O3 纳米复合 粉体在透射电镜下形貌无明显区别，粒径均小于 20 nm，呈不规则颗粒状，有一定的团聚现象． ·1297·
·1298· 工程科学学报，第38卷，第9期 2.3Si0,/A山，03纳米复合粉体的红外隐身性能 S0,/Al,O,纳米复合粉体的透射率较高.两种相结构 图3为两种相结构的SiO2/L,0,纳米复合粉体在 的SiO,/AL,0,纳米复合粉体在全波段、中红外波段和 2.5~25um波长范围内的透射率曲线.由图3可知， 远红外波段范围内的透射率最大值、最小值和平均值 两种相结构的Si02/AL,03纳米复合粉体中，结晶态 如表1所示 表1Si02/A山203纳米复合粉体在全波段，中红外波段和远红外波段范围内的透射率值 Table 1 Transmissivity of the Si02/Al2O3 nanocomposite powders in the full,intermediate and far infrared bands % Si02/Al203 2.5~25m 3~5m 8~14μm 纳米复合粉体 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 非品态 60.95 4.94 37.45 32.01 12.30 23.50 57.80 4.94 29.62 结晶态 59.22 14.82 49.16 56.97 14.82 46.15 58.82 40.60 47.50 为接近.两种相结构的SiO2/AL,O,纳米复合粉体在全 波段、中红外波段和远红外波段范围内的反射率最大 50 结品态 值、最小值和平均值如表2所示 16 0 非品态 14 12 2 10H结品态 4 681012141618202224 波长m 图3Si02/A山03纳米复合粉体在2.5~25μm波长范围内的透 射率曲线 0菲晶态 4681012141618202224 Fig.3 Transmissivity curves of the Si02/Al20 nanocomposite pow- 波长μm ders in2.5-25μm 图4Si02/A山203纳米复合粉体在2.5~25μm波长范围内的反 图4为两种相结构的Si0,/L,0,纳米复合粉体在 射率曲线 2.5~25μm波长范围内的反射率曲线.由图4可知， Fig.4 Reflectivity curves of the Si02/Al2O;nanocomposite powders 两种相结构的Si0,/A山，0，纳米复合粉体的反射率较 in2.5-25μm 表2SiO2/山203纳米复合粉体在全波段、中红外波段和远红外波段范围内的反射率值 Table 2 Reflectivity of the Si02/Al2O;nanocomposite powders in the full,intermediate and far infrared bands Si02/Al203 2.5~25m 3~5μm 8~14μum 纳米复合粉体 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 非品态 14.25 0.07 3.35 1.35 1.16 1.28 14.25 0.07 6.65 结品态 13.06 0.11 3.16 9.13 6.05 8.10 10.64 0.11 4.24 红外波投射到不同介质的交界面上，发生反射、透 率越低红外隐身性能越好.根据式(3)计算得到两种 射和吸收，则有 相结构的Si02/Al,03纳米复合粉体在2.5~25um波 p+T+=1. (1) 长范围内的发射率曲线如图5所示.由图5可知，两 式中，p为反射率，r为透射率，a为吸收率. 种相结构的SiO2/L,03纳米复合粉体中，结晶态 根据基尔霍夫定律有 Si02/AL,03纳米复合粉体的发射率较低.两种相结构 a=8. (2) 的SiO2/AL,0,纳米复合粉体在全波段、中红外波段和 式中，e为发射率. 远红外波段范围内的发射率最大值、最小值和平均值 结合式(1)和式(2)，得到 如表3所示. 8=1-p-T. (3) 结合图5和表3可知：结晶态Si02/AL,0,纳米复 发射率是红外隐身性能的重要指标，材料的发射 合粉体在中红外波段范围内，红外发射率随波长的
工程科学学报，第 38 卷，第 9 期 2. 3 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的红外隐身性能 图 3 为两种相结构的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在 2. 5 ～ 25 μm 波长范围内的透射率曲线． 由图 3 可知， 两种相结 构 的 SiO2 /Al2O3 纳 米 复 合 粉 体 中，结 晶 态 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的透射率较高． 两种相结构 的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在全波段、中红外波段和 远红外波段范围内的透射率最大值、最小值和平均值 如表 1 所示． 表 1 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在全波段、中红外波段和远红外波段范围内的透射率值 Table 1 Transmissivity of the SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders in the full，intermediate and far infrared bands % SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体 2. 5 ～ 25 μm 3 ～ 5 μm 8 ～ 14 μm 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 非晶态 60. 95 4. 94 37. 45 32. 01 12. 30 23. 50 57. 80 4. 94 29. 62 结晶态 59. 22 14. 82 49. 16 56. 97 14. 82 46. 15 58. 82 40. 60 47. 50 图 3 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在 2. 5 ～ 25 μm 波长范围内的透 射率曲线 Fig． 3 Transmissivity curves of the SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders in 2. 5--25 μm 图 4 为两种相结构的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在 2. 5 ～ 25 μm 波长范围内的反射率曲线． 由图 4 可知， 两种相结构的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的反射率较 为接近． 两种相结构的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在全 波段、中红外波段和远红外波段范围内的反射率最大 值、最小值和平均值如表 2 所示． 图 4 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在 2. 5 ～ 25 μm 波长范围内的反 射率曲线 Fig． 4 Ｒeflectivity curves of the SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders in 2. 5--25 μm 表 2 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在全波段、中红外波段和远红外波段范围内的反射率值 Table 2 Ｒeflectivity of the SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders in the full，intermediate and far infrared bands % SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体 2. 5 ～ 25 μm 3 ～ 5 μm 8 ～ 14 μm 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 非晶态 14. 25 0. 07 3. 35 1. 35 1. 16 1. 28 14. 25 0. 07 6. 65 结晶态 13. 06 0. 11 3. 16 9. 13 6. 05 8. 10 10. 64 0. 11 4. 24 红外波投射到不同介质的交界面上，发生反射、透 射和吸收，则有 ρ + τ + α = 1． ( 1) 式中，ρ 为反射率，τ 为透射率，α 为吸收率． 根据基尔霍夫定律有 α = ε． ( 2) 式中，ε 为发射率． 结合式( 1) 和式( 2) ，得到 ε = 1 － ρ － τ． ( 3) 发射率是红外隐身性能的重要指标，材料的发射 率越低红外隐身性能越好． 根据式( 3) 计算得到两种 相结构的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在 2. 5 ～ 25 μm 波 长范围内的发射率曲线如图 5 所示． 由图 5 可知，两 种相 结 构 的 SiO2 /Al2O3 纳 米 复 合 粉 体 中，结 晶 态 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的发射率较低． 两种相结构 的 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在全波段、中红外波段和 远红外波段范围内的发射率最大值、最小值和平均值 如表 3 所示． 结合图 5 和表 3 可知: 结晶态 SiO2 /Al2O3 纳米复 合粉体在中红外波段范围内，红外发射率随波长的 ·1298·
陈珂等：低发射率SiO2/A山，O,纳米复合粉体的制备和红外隐身性能 ·1299· 增加总体呈下降趋势，在3.51μm处存在最大值 值41.04%，远红外发射率的平均值为46.19%.结 76.91%,在4.90um处存在最小值36.74%，中红外 晶态Si02/Al203纳米复合粉体在2.5~25um波长 发射率的平均值为45.65%：在远红外波段范围内， 范围内的红外发射率均低于非晶态Si02/A山，0，纳米 远红外发射率随波长的增加先增大后减小，在12.14 复合粉体，是一种低发射率的红外隐身复合纳米 μm处存在最大值52.77%，在8.06μm处存在最小 材料 表3Si02/A山203纳米复合粉体在全波段、中红外波段和远红外波段的范围内发射率值 Table 3 Emissivity of Si0,/Al,O nanocomposite powders in full,intermediate and far infrared band % Si02/Al203 2.5-25m 3~5m 8~14μm 纳米复合粉体 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 非品态 88.14 34.97 59.18 86.46 66.83 75.13 80.83 37.74 61.67 结品态 79.43 36.74 47.67 76.91 36.74 45.65 52.77 41.04 46.19 90 photonic crystal.Opt Mater,2014,37:343 4]Yuan L.Weng X L,Du W F,et al.Optical and magnetic proper- 非晶态 ties of Al/Fe core shell low infrared emissivity pigments. Alloys Compd,2014,583:492 [5]Zheng G C,Chen Y L,Xu L H,et al.High reflectivity broad- band infrared mirrors with all dielectric subwavelength gratings. 0 pt Commun,2014,318(5):57 6]Bu X H,Zhou Y M,He M,et al.Fabrication and characteriza- tion of optically active polyacetylene@WO,nanorodhybrids with 4 low infrared emissivity.Mater Lett,2014,120:239 结晶态 30 7]Yang Y,Zhou Y M,Wang T H.Preparation of optically active 4 681012141618202224 波长am polyurethane/TiO2/Mn02 multilayered nanorods for low infrared emissivity.Mater Lett,2014,133(10):269 图5Si02/Al203纳米复合粉体在2.5~25μm波长范围内的发 8]Fang S J.Wang W,Yu X L,et al.Preparation of ZnO:(Al, 射率曲线 La)/polyacrylonitrile (PAN)nonwovens with low infrared emis- Fig.5 Emissivity curves of the Si0,/Al2O3 nanocomposite powders sivity via eleetrospinning.Mater Let,2015.143:120 in2.5-25μm ] Tan W M,Wang LF,Yu F,et al.Preparation and characteriza- tion of a greenish yellow lackluster coating with low infrared emis- 3结论 sivity based on Prussian blue modified aluminum.Prog Org Coat, 2014,77(7):1163 (1)采用溶胶-凝胶法制备的两种相结构Si02/ [10]Zhang W G,Xu G Y,Shi X,et al.Ultra-ow infrared emissivity A山，0，纳米复合粉体均呈不规则颗粒状，其中结晶态 at the wavelength of 3-5 um from Ge/ZnS one-dimensional pho- Si0,/AL,0,纳米复合粉体的平均晶粒尺寸约为18nm. tonic crystal.Photonics Nanostruct Fundam Appl,2015,14:46 (2)结晶态Si02/A山，0，纳米复合粉体在2.5~25 [11]Bu X H.Zhou Y M.He M,et al.Optically active SiO,/TiO,/ m波长范围内的红外发射率均低于非晶态复合粉 polyacetylene multilayered nanospheres:preparation,character- 体，其3~5μm内发射率平均值为45.65%，8~14um ization,and application for low infrared emissivity.Appl Surf Si,2014,288(1):444 内发射率平均值为46.19%，是一种低发射率的红外 02] Mao Z P,Yu X L,Zhang L P,et al.Novel infrared stealth 隐身复合纳米材料. property of cotton fabrics coated with nano Zn:(Al,La)parti- des.Vacm,2014,104(2):111 参考文献 03] WangT,HeJP,Zhou JH,et al.Electromagnetic wave absorp- 1]Wang Y J,Zhou Y M,Zhang T,et al.Acetate-intercalated Ni-n tion and infrared camouflage of ordered mesoporous carbon-lumi- layered double hydroxides with low infrared emissivity:synthesis, na nanocomposites.Microporous Mesoporous Mater,2010,134 delamination and restacked to form the multilayer films.Appl Surf (1-3):58 Sci,2014,288(2）:710 [14]Ye X Y,Cheng C,Xiao X Q,et al.Fabrication of silver shells 2]Zhang W G.Xu C Y,Ding R Y,et al.Microstructure,optimum onto silica sphere for infrared emissivity.Ade Mater Res,2012, pigment content and low infrared emissivity of polyurethane/Ag 479-481:479 composite coatings.Phys B,2013,422(4)36 05] Wang Y J,Zhou Y M,Zhang T,et al.Fabrication of core-shell B3]Zhang W G,Xu G Y,Zhang JC,et al.Infrared spectrally selec- structural SiODNA-LDH nanocomposite with low infrared tive low emissivity from Ge/ZnS one-dimensional heterostructure emissivity.Chem Eng J,2015,266:199
陈 珂等: 低发射率 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的制备和红外隐身性能 增加 总 体 呈 下 降 趋 势，在 3. 51 μm 处 存 在 最 大 值 76. 91% ，在 4. 90 μm 处存在最小值 36. 74% ，中红外 发射率的平均值为 45. 65% ; 在远红外波段范围内， 远红外发射率随波长的增加先增大后减小，在 12. 14 μm 处存在最大值 52. 77% ，在 8. 06 μm 处存在最小 值 41. 04% ，远红外发射率的平均值为 46. 19% ． 结 晶态 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉 体 在 2. 5 ～ 25 μm 波 长 范围内的红外发射率均低于非晶态 SiO2 /Al2O3 纳米 复合粉 体，是一种低发射率的红外 隐身复合纳米 材料． 表 3 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在全波段、中红外波段和远红外波段的范围内发射率值 Table 3 Emissivity of SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders in full，intermediate and far infrared band % SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体 2. 5 ～ 25 μm 3 ～ 5 μm 8 ～ 14 μm 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 非晶态 88. 14 34. 97 59. 18 86. 46 66. 83 75. 13 80. 83 37. 74 61. 67 结晶态 79. 43 36. 74 47. 67 76. 91 36. 74 45. 65 52. 77 41. 04 46. 19 图 5 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在 2. 5 ～ 25 μm 波长范围内的发 射率曲线 Fig． 5 Emissivity curves of the SiO2 /Al2O3 nanocomposite powders in 2. 5--25 μm 3 结论 ( 1) 采用溶胶--凝胶法制备的两种相结构 SiO2 / Al2O3 纳米复合粉体均呈不规则颗粒状，其中结晶态 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体的平均晶粒尺寸约为 18 nm． ( 2) 结晶态 SiO2 /Al2O3 纳米复合粉体在 2. 5 ～ 25 μm 波长范围内的红外发射率均低于非晶态复合粉 体，其 3 ～ 5 μm 内发射率平均值为 45. 65% ，8 ～ 14 μm 内发射率平均值为 46. 19% ，是一种低发射率的红外 隐身复合纳米材料． 参 考 文 献 ［1］ Wang Y J，Zhou Y M，Zhang T，et al． Acetate-intercalated Ni--In layered double hydroxides with low infrared emissivity: synthesis， delamination and restacked to form the multilayer films． Appl Surf Sci，2014，288( 2) : 710 ［2］ Zhang W G，Xu G Y，Ding Ｒ Y，et al． Microstructure，optimum pigment content and low infrared emissivity of polyurethane /Ag composite coatings． Phys B，2013，422( 4) : 36 ［3］ Zhang W G，Xu G Y，Zhang J C，et al． Infrared spectrally selective low emissivity from Ge /ZnS one-dimensional heterostructure photonic crystal． Opt Mater，2014，37: 343 ［4］ Yuan L，Weng X L，Du W F，et al． Optical and magnetic properties of Al /Fe3O4 core shell low infrared emissivity pigments． J Alloys Compd，2014，583: 492 ［5］ Zheng G G，Chen Y L，Xu L H，et al． High reflectivity broadband infrared mirrors with all dielectric subwavelength gratings． Opt Commun，2014，318( 5) : 57 ［6］ Bu X H，Zhou Y M，He M，et al． Fabrication and characterization of optically active polyacetylene@ WO3 nanorodhybrids with low infrared emissivity． Mater Lett，2014，120: 239 ［7］ Yang Y，Zhou Y M，Wang T H． Preparation of optically active polyurethane /TiO2 /MnO2 multilayered nanorods for low infrared emissivity． Mater Lett，2014，133( 10) : 269 ［8］ Fang S J，Wang W，Yu X L，et al． Preparation of ZnO: ( Al， La) /polyacrylonitrile ( PAN) nonwovens with low infrared emissivity via electrospinning． Mater Lett，2015，143: 120 ［9］ Tan W M，Wang L F，Yu F，et al． Preparation and characterization of a greenish yellow lackluster coating with low infrared emissivity based on Prussian blue modified aluminum． Prog Org Coat， 2014，77( 7) : 1163 ［10］ Zhang W G，Xu G Y，Shi X，et al． Ultra-low infrared emissivity at the wavelength of 3--5 μm from Ge /ZnS one-dimensional photonic crystal． Photonics Nanostruct Fundam Appl，2015，14: 46 ［11］ Bu X H，Zhou Y M，He M，et al． Optically active SiO2 /TiO2 / polyacetylene multilayered nanospheres: preparation，characterization，and application for low infrared emissivity． Appl Surf Sci，2014，288( 1) : 444 ［12］ Mao Z P，Yu X L，Zhang L P，et al． Novel infrared stealth property of cotton fabrics coated with nano ZnO: ( Al，La) particles． Vacuum，2014，104( 2) : 111 ［13］ Wang T，He J P，Zhou J H，et al． Electromagnetic wave absorption and infrared camouflage of ordered mesoporous carbon-alumina nanocomposites． Microporous Mesoporous Mater，2010，134 ( 1--3) : 58 ［14］ Ye X Y，Cheng C，Xiao X Q，et al． Fabrication of silver shells onto silica sphere for infrared emissivity． Adv Mater Ｒes，2012， 479--481: 479 ［15］ Wang Y J，Zhou Y M，Zhang T，et al． Fabrication of core-shell structural SiO2 @ DNA--LDH nanocomposite with low infrared emissivity． Chem Eng J，2015，266: 199 ·1299·