纳米颗粒对金属陶瓷光热转换涂层选择吸收特性的影响

以双金属、氮化物和氧化物作为吸光组元的金属陶瓷涂层是一类极具发展潜力的耐高温光热转换涂层,为了明确其光谱选择性吸收机理,采用第一性原理计算和有限差分时域(FDTD)法研究了WTi、Cr₂O₃和TiN的能带结构、电子结合特性和分布特征对选择吸收特性的影响。研究结果表明：WTi双金属纳米颗粒因Ti的掺杂会产生强烈的原子轨道杂化,导致能带上移和带宽变窄,可以强化对电子的局域限制,有助于增强带间耦合作用和表面等离子体激元共振效应;Cr₂O₃氧化物纳米颗粒中存在较窄的禁带,键长易发生变化,故在高温下其光吸收机制会从电子跃迁方式向表面等离子体激元共振效应转变;TiN氮化物纳米颗粒中不存在禁带,体现出更广的光吸收波长范围,同时颗粒间稳定的键长和较高的载流子浓度增强了体系的稳定性和自由载流子光吸收效应。此外,FDTD模拟发现,小尺寸纳米颗粒在0.3～1.5μm波段内具有很高的吸收系数,而大尺寸纳米颗粒虽然吸收系数不高,但是具有更高的散射系数。基于此,创新性地提出了多尺度分层化金属陶瓷光热转换涂层的组织构筑策略,使不...     

耐高温CrAlON基太阳能光谱选择性吸收涂层的制备与热稳定性

光谱选择性吸收涂层是太阳能光-热利用技术的核心部件,直接决定着整个系统的转换效率,为了提高涂层的选择吸收性和热稳定性,本文提出以金属氮化物替代金属纳米颗粒,构建纳米晶-非晶异质结构的思路,并采用多弧离子镀制备了Cr/CrAlN/CrAlON/CrAlN/CrAlON/CrAlO多吸收层光谱选择性吸收涂层,其吸收率达0....     

基于六硼化镧与壳聚糖的光热转换生物材料

为实现光合细菌(PSB)产氢过程的光分频利用,用六硼化镧(LaB_6)和壳聚糖制备了光热转换发光发热生物材料,研究了不同LaB_6纳米颗粒的生物材料在可见光下的吸光特性和光热转换特性。研究发现:该生物材料能较好地透过510~650 nm波长的光为PSB产氢供给光能,而其他波段的光用于激发LaB_6粒子产热为PSB提供热能。LaB_6纳米颗粒的吸光度及光热转换能力受颗粒尺寸影响显著,当生物材料中LaB_6颗粒平均水力直径为295 nm时,12 min内的温升速率为0.41℃/min,是载玻片的5.4倍。     

内置螺旋管直径对接收器光热转换特性的影响

构建了蒙特卡洛光线追踪(MCRT)和CFD耦合模型,分析了内置螺旋盘管直径对圆柱形接收器光热转换特性的影响.结果表明:不同管径下盘管外壁面太阳辐射热流密度均呈现双峰分布;随着管径的增加,盘管外壁面吸收太阳辐射能量和光学效率均减小;管径从8 mm增加到18 mm时(DNI=650 W·m-2),光学效率、腔体热效率、光热...     

纳米 Au 球壳材料的制备及其近红外光热转换性质

报道了一种采用湿化学法,以Ag纳米球为模板合成纳米Au球壳水溶胶的新方法,并对这种材料的光热转换性质进行了研究。TEM分析表明,Au纳米颗粒呈球壳结构,粒径约为20nm,粒径分布比较均匀,无明显硬团聚体存在。随着氯金酸加入量的增加,Au球壳的吸收峰位置从可见区(-400nm)逐渐红移至近红外区(-800nm)。测量了不同浓度的Au球壳水溶胶经近红外激光照射后的温度变化。结果表明,经1．9W／mm^2的808nm近红外光照射10min,温度最高升高了5．5℃。由于800—1200nm是人体组织的透射窗口,肿瘤细胞在42℃左右即可被杀死,这种纳米Au球壳材料有望在利用光热转换的红外热疗中得到应用,并有可能利用光动力实现药物释放。     

基于静电纺丝实验法的氧化石墨烯复合无纺布光热转换性能的特性研究

氧化石墨烯是工业常用的化学试剂。为了测试其光热转换性能,采用了改进的Hummers方法制取氧化石墨烯(GO)分散液,进而通过静电纺丝制备PVA-GO复合膜,运用紫外吸收漫反射光谱(UVRS)分析了PVA-GO复合膜的吸光性能,通过电子天平连接计算机软件测量PVA-GO蒸发水量。结果表明,在一定范围内,随着GO质量浓度的增加,PVA-GO蒸发水量不断增加。当GO质量浓度达到7%时,PVA-GO复合膜能够较好地被静电纺丝成纤维网状结构,同时又具有良好的光热转换效果。通过扫描电镜(SEM)分析PVA-GO复合膜的表面特征,发现无添加GO的PVA膜是纤维丝状结构,表面光滑,且纤维直径大小一致,分布均匀。当在PVA中填充7%GO时,纤维网接而成,部分GO均匀包裹纤维丝。在真空环境下,423 K高温处理后,PVA-GO复合膜致密度增加,GO附着纤维丝程度提升。当使用980 nm红外激光辐射时,PVA-GO复合膜的蒸发速率为0.81 kg/(m²·h),约是聚乙烯醇膜的两倍。同时,蒸发效率达到51%。这不仅提高了光热转换性能,增加了光能利用率,还可以为海水淡化的工业应用提供参考...     

近紫外LED封装器件的热稳定性及可靠性

紫外发光二极管(紫外LED)已经在许多超越照明领域展示出了特殊的应用优势,例如健康医疗、消毒杀菌、环保及传感等领域。本文采用仿真和实验相结合的方法研究了具有不同封装结构的近紫外LED封装器件的热稳定性,并对其进行了高温老化可靠性测试评估。研究结果表明:LED器件的辐射功率和正向电压随温度的升高而下降,其中,具有倒装结构的器件下降趋势明显小于正装结构,这表明其热稳定性较好;经过55℃恒温额定电流条件下的可靠性测试发现具有倒装结构的器件光-色特性衰减速率小于正装器件。通过本文研究可以得出结论:具有低热阻、小尺寸等优点的的倒装封装结构有助于提高近紫外LED器件的光-热稳定性和可靠性。     

玻璃微球表面辉光等离子体聚合物涂层的热稳定性研究

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下在直径为350—400 μm,厚度为2.5—3 μm的玻璃微球上制备了辉光放电聚合物 (GDP)涂层,并对玻璃/GDP微球模拟充气过程进行了热稳定性实验.利用傅里叶变换红外光谱仪、元素分析仪、热重法、体视显微镜和X射线照相技术对GDP涂层的内部结构及其化学键、热稳定性、微球形貌和厚度进行了表征.结果表明:GDP涂层中的碳氢比、不饱和键和C C含量随着制备压强的增大而减小,低压的热稳定性较好,GDP涂层与玻璃微球的结合力提高,流变、起泡和脱层现象也得到明显改善.微球 关键词： 玻璃微球 GDP涂层 热稳定性 结合力     

金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜结构的设计与优化

理论设计对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备极为重要。然而,大多数软件通常局限于正入射情况下的太阳光吸收率的优化,而无法直接对太阳能光热转换效率这一重要指标进行优化。鉴于以上问题,使用传输矩阵方法与遗传优化算法,通过改变金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜中各层薄膜的厚度,直接对其光热转换效率进行优化设计。重点研究了薄膜层数、太阳光照度与工作环境温度对钨/氧化铝基(W/Al₂O₃)多层膜的影响。研究结果表明,在聚光比为1和100情况下,该膜系的最优膜层数分别为6与8。该研究结果对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备具有重要的指导意义。     

金属陶瓷复合涂层的激光熔覆与无裂纹的实现

鉴于传统的激光熔覆金属陶瓷复合涂层技术主要存在2方面不足：其一,熔覆效率低,导致大面积熔覆时成本昂贵;其二,由于激光熔覆本身的特点,即快速加热与快速凝固,在激光熔覆过程中,热应力极易诱导熔覆层开裂。基于此,综述了国内外激光熔覆金属陶瓷复合涂层的研究进展,指出其存在的主要问题,并提出了激光感应复合快速熔覆的新方法,即感应预热基材的同时快速激光熔覆。该方法不仅可使熔覆效率大大提高而且获得了无裂纹的金属陶瓷复合涂层。     

具有光热转换能力的近红外光学测温材料BaY2O4∶Nd3+

光热治疗亟需一种准确、高效、分辨率高且适用于深层生物组织的测温手段以辅助其治疗过程。本文以高温固相法合成了Ba Y₂O₄∶Nd³⁺材料,并基于Nd³⁺:⁴F_3/2的Stark劈裂能级实现了较为精准的光学测温。数据表明,其测温的绝对灵敏度、相对灵敏度及分辨率的最佳值可分别达到0.09%·K^-1、0.69%·K^-1和0.05 K,优于大多数同类型温度计的相应数值。与此同时,因该光学温度计的激发和发射波长均位于生物窗口之内,使其在生物组织中的穿透深度可达到8 mm。另外,该材料还具有一定的光热转换能力。上述结果表明,Nd³⁺单掺的Ba Y₂O₄在深层组织的光热治疗方面具备一定的应用潜力。     

飞秒相干光场激发固体样品的线性与上转换荧光光谱研究

用可变延时的双光束激光激发固态样品,同时测量样品的线性荧光和上转换荧光强度.理论上用Bloch方程描述了激发态吸收上转换过程,通过数量方法解Bloch方程,得到了与激发态吸收过程相关的各能级粒子数布居随时间的变化关系,计算出荧光强度,得到有一定延时的两束光的相干光谱,相干光谱的计算结果和实验结果一致。     

兼具三线态-三线态湮灭上转换与单光子吸收上转换特性的氮杂蒽衍生物发光性能研究

弱光上转换是将低能量光子转换为高能量光子的过程,在三维荧光显微成像、太阳能电池、光催化等领域具有广泛的潜在应用,因而成为有机荧光材料领域的热点课题。目前基于三线态-三线态湮灭机制有机弱光上转换材料（TTA-UC）的研究已较为深入,有关发光机理及应用研究均有较多报道;然而针对另一种有机弱光上转换机理——基于单光子热带吸收的弱光上转换（OPA-UC）的研究目前还较为少见。氮杂蒽衍生物由于具有良好的结构刚性和平面性,高的荧光量子产率,是研究TTA-UC和OPA-UC两种有机上转换发光的理想模型分子结构。通过研究比较三种氮杂蒽衍生物：酚藏花红（PSF）、藏红T（SFT）、亚甲基紫（MTV）各自TTA-UC和OPA-UC的发光性能差异,分析探讨了分子结构对OPA-UC发光性能及TTA-UC敏化效率的构效关系。实验发现酚藏花红和藏红T由于具有较高的荧光量子产率,同时辐射衰减常数较大,其主要衰减过程为辐射衰减;而亚甲基紫具有较高的分子内电荷转移能力(ICT),因而非辐射衰减部分更多。研究三种分子的TTA-UC性能,发现亚甲基紫的三线态能级过低无法进行三线态-三线态能量转移过程,而藏红T由于拥有更高的三线态寿命而具有更高的上转换发光效率(9.69%),是酚藏花红体系(3.16%)的3倍。进一步研究酚藏花红和亚甲基紫的OPA-UC性能差异,发现相同浓度条件(10-3 mol·L-1)下亚甲基紫(0.12%)的OPA-UC发光效率相较于酚藏花红(0.059%)更高,且随着浓度的升高,亚甲基紫的OPA-UC发光增强效应更大。进一步研究表明,在TTA-UC发光过程中,敏化剂的敏化效率主要受分子三线态寿命以及系间窜跃能力影响,寿命越长,系间窜跃能力越强,敏化效率越高;而在OPA-UC发光过程中,湮灭剂分子的发光学率主要受ICT影响,ICT能力越大,分子发光效率越高。使用氮杂蒽分子廉价易得,对未来高性能TTA-UC和OPA-UC发光分子的设计具有一定的实际意义。     

基于微孔硅阵列的像素化γ-CuI闪烁转换屏的研制及性能表征

以微孔硅阵列为模板,高纯CuI粉末为原料,采用压力注入法,成功制备了具有单分散微柱结构的像素化CuI闪烁转换屏。扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)的测试结果表明,所制备的转换屏中CuI微柱连续、致密,微柱柱径约为2.5μm、间隔约为1.5μm、柱长约为80μm,并具有良好的γ相晶体结构。在X射线激发下,所制备的像素化γ-CuI闪烁转换屏具有峰值波长位于680nm附近的红光慢发射带;掺碘后,该发射带被较大幅度的抑制,同时出现了峰值波长位于432nm的快发光峰;当碘掺杂含量达到10Wt%时,峰值波长位于680nm附近的红光慢发射带被完全抑制,只存在峰值波长位于432nm的快发光峰。采用刃边法测量了所制备的像素化γ-CuI闪烁屏的空间分辨率,结果显示其分辨率可达38lp·mm-1,表明该闪烁屏除拥有超快时间响应特性外,兼具很高的空间分辨本领,在X射线成像方面具有独特的应用价值。