文 献 综 述

1 引言

高发射率材料是一类有着很强红外辐射性能的材料，具有增大热辐射，强化散热的功能^[1]。高发射率材料最初广泛应用于工业窑炉中，把高发射率材料涂覆在窑炉内壁，能有效减少热量的散失，提高工业窑炉的效率，起到保护窑炉基体的作用。随着航空航天技术的迅猛发展，耐高温的高发射率涂层引起了研究人员的重视。超高速飞行器飞行时产生的气动加热，使飞行器表面承受超高温，其温度可达到1000℃以上，严重威胁飞行器内部结构，造成毁灭性破坏。高发射率涂层可以涂覆在飞行器表面，通过热辐射的形式快速辐射表面热量，防止高温热流在表面的积蓄，以达到防止飞行器表面温度过高，保护内部结构的目的^[2-3]。由于高速飞行器在真空环境下只能通过辐射散热的形式来降低表面温度，因此高发射率涂层的研发具有重要的战略意义^[4]。

2 高发射率涂层的制备方法

2.1高温烧结法

高温烧结法通过将涂层浆料均匀涂覆于材料表面，经过高温烧结制备而成，具有操作简单、过程易于控制、涂层破损易于修复等优点。Shao^[5]等以MoSi₂-TaSi₂为辐射剂，采用料浆浸渍的方式将涂层料浆均匀涂覆于ZrO₂纤维陶瓷板基体材料上，经1573K高温烧结。涂层显示出优良的辐射性能，在0.3#8212;2.5μm波长范围内总发射率高达0.88。J. Hameury^[6]等基于镍201合金采用高温烧结法对涂层总半球形发射率进行了考核，结果显示，Pyromark 2500涂层在600℃和800℃条件下总半球形发射率均达到了0.93，辐射性能优异。

2.2气相沉积法

气相沉积^[7]主要包含物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）。前者是指在真空环境中，利用高能电子束轰击材料表面，使材料蒸发成气相原子或分子，然后沉积在基体表面形成涂层的一种制备方法；而后者是指反应物质在气态下，经过化学反应过程生成固态物质并沉积而形成涂层的制备方法。Huang Jianping^[8-9]等基于镍基材料，采用电子束物理气相沉积法（EB-PVD）制备纯CeO₂涂层和La掺杂CeO₂涂层（LDC），结果表明，在873K，1073K和1273K温度条件下，LDC涂层在2.5#8212;25μm波长范围内的红外发射率随着La浓度的增加而增加，其中16.7%的LDC涂层在873K时发射率高达0.9，相较于纯CeO₂涂层提高了55%。Brodu, E^[10]采用化学气相沉积法基于Ta-Zr-Mo合金和W基体材料制备难熔金属（Re，Mo，W）基涂层，总半球形发射率在1300#8212;1900K温度范围内最高可达0.8。

2.3溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法（Sol-gel）是一种以金属醇盐或金属无机盐为前驱体，通过水解缩聚反应制备涂层的方法^[11]。大小介于1-100nm之间的气体、液体或固体微粒均匀分散在液体中所形成的体系称为溶胶。溶胶体系经过陈化后，粒子之间会产生缓慢的聚合，逐渐形成以前驱体为骨架，以失去流动性的溶剂为填充物的空间网络结构，这种网络结构称为凝胶。与传统的固相烧结法相比，溶胶-凝胶法具有很大优势。比如：原料混合较为均匀；反应可在较低的温度下进行；制备过程较为简单，不需要复杂的设备^[13]。南京航空航天大学Hou Haili^[14]等采用一种简便的溶胶-凝胶法制备CuFe₂O₄纳米粒子，最大红外发射率高达0.911（800℃）；林美^[15]等研究了一种以硅溶胶和纯丙乳液为原料的有机-无机隔热涂层，并采用远红外陶瓷粉作为辐射型填料增强涂膜的半球发射率，实验结果表明，使用1.05μm的远红外陶瓷粉，添加量达到8%时涂膜的总半球发射率达到最大值0.90，显示出良好的辐射性能。