太陽能光熱利用需要通過太陽能集熱器來實(shí)現(xiàn)，隨著太陽能建筑一體化和太陽能光熱工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，太陽能平板集熱器的使用量正在不斷增加。據(jù)有關(guān)報(bào)道，目前國內(nèi)太陽能平板集熱器的年產(chǎn)能已超過3880萬平米。太陽能吸熱膜（涂層）是集熱器的核心部件。然而，目前制備太陽能吸熱膜（涂層）的主要方法，包括涂料涂覆法、電鍍法、溶膠-凝膠法、磁控濺射法等，均存在一定缺陷，如污染環(huán)境、應(yīng)用范圍窄、工藝條件苛刻、生產(chǎn)成本高和耐候性較差等。因此，發(fā)展綠色技術(shù)，生產(chǎn)高性能、低成本的太陽能吸熱膜，成為平板集熱器領(lǐng)域急需解決的技術(shù)瓶頸。

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究人員經(jīng)過多年研究，采用兩種以上半導(dǎo)體尖晶石型過渡金屬氧化物，通過溶膠凝膠法將溶膠液浸涂或輥涂在金屬基材上，在催化作用下快速燒結(jié)，成功制備出具有明顯尖晶石結(jié)構(gòu)（圖1）的耐高溫陶瓷納米吸熱膜，實(shí)現(xiàn)了理論和工藝技術(shù)上的重大突破。

尖晶石型陶瓷吸熱膜的晶化溫度降低至460℃左右、晶化時(shí)間縮短到10分鐘以內(nèi)，使得工業(yè)化制備尖晶石型陶瓷太陽能吸熱膜成為可能。然后在吸熱膜上加覆一層干涉型納米減反射層，其太陽能吸收率可達(dá)0.95、發(fā)射比達(dá)0.05，與目前流行的德國磁控濺射太陽能吸熱膜一致。而且，吸熱膜耐高溫（>1000℃），抗氧化性和耐候性也更好。由于陶瓷吸熱膜厚度控制在200納米以下，因此，可以有效地消除金屬基底與陶瓷膜之間的應(yīng)力變化，使其與金屬基底結(jié)合牢固。相對(duì)于磁控濺射鍍膜技術(shù)來說，其制備條件更加溫和，無需高真空苛刻條件，裝備與生產(chǎn)成本低，色彩變化豐富，有著良好的市場發(fā)展前景。



圖1 尖晶石型陶瓷吸熱涂層的XRD圖



圖2 陶瓷太陽能黑色涂層 (as=0.94±0.02, eT=0.05±0.03 )



圖3 陶瓷太陽能深藍(lán)色涂層 (as=0.95±0.02, eT=0.05±0.03)