热致变色薄膜材料的制备与辐射特性
随着微小航天器的发展，其对器件轻量化的要求越来越高，传统的MEMS百叶窗等热控器件因其体积大、质量重、结构复杂等特点而难以应用于微小卫星。钙钛矿锰氧化物是一种热致变色可变发射率材料，可以根据自身的温度水平，自动调节辐射特性，起到主动智能控温的作用，在航天领域有很大应用前景。 本文采用磁控溅射法在掺亿氧化锆(YSZ)单晶基片、硅(Si)单晶基片和石英玻璃表面制备钙钛矿锰氧化物La1-xAxMnO3(A=Ca, Sr)热致变色薄膜，溅射过程中调节溅射气压、氧分压、溅射时间等参数，分析薄膜材料的组份、基片和溅射条件等因素对薄膜沉积速率的影响。 采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、和能谱仪(EDS)对样品的晶体结构、表面形貌、粗糙度、元素组成等物性进行测量，分析基片、溅射条件和薄膜材料组份对样品上述物性的影响。XRD分析结果显示在YSZ、Si基片和石英玻璃表面溅射的薄膜样品都是单相钙钛矿结构，SEM测量显示:当薄膜厚度较小时，表面光滑、平整、致密;当厚度较大时，表面出现凹槽和粘附的颗粒，粗糙度变大。AFM的测量结果与SEM测量结果吻合。 使用傅里叶红外光谱仪在不同温度下测量薄膜样品的光谱反射率，进行积分计算获得薄膜样品在不同温度下的发射率，分析基片、溅射条件和薄膜材料组份等因素对样品发射率的影响。结果表明，YSZ和Si单晶基片上的薄膜样品，氧分压和溅射压力对发射率变化有影响;当膜厚低于“集肤深度”0.9μm时，发射率几乎不随温度变化，当膜厚高于0.9μm时，发射率随温度升高而增大。YSZ基片上的La0.7Ca0.3MnO3、La0.8Sr0.2MnO3、La0.7Ca0.165Sr0.135MnO3薄膜样品的发射率曲线接近，变化范围较小，La0.7Sr0.3MnO3发射率变化范围较大;Si基片上的La0.8Sr0.2MnO3、La0.7Ca0.3MnO3和La0.7Sr0.3MnO3薄膜样品的发射率变化范围依次减小。直接在石英玻璃上沉积La0.7Sr0.3MnO3薄膜样品的发射率变化不大。选用Ag或Al作为过渡层，发射率随温度升高而增大，其中选用Al过程层时，发射率变化范围随压力升高而变大，同温度下发射率随压力升高而减小。
热致变色;薄膜材料;制备方法;辐射特性
南京理工大学
硕士
热能工程
李强
2014
中文
TB383
76
2014-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）