【表面功能化】武汉理工大学曾鲜副教授：TEOS对有机硅基耐高温热控涂层的性能影响
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2024-12-17 17:01
重庆
随着科技发展，为适应深空探测需求，航天器需要稳定运行在高温环境下。热控涂层作为热控技术中的重要手段之一，发挥着如同人体皮肤一样的作用，通过低太阳吸收比（αs）和高红外发射率（ε）来达到降低航天器表面温度的目的，保障航天器的稳定运行。
有机漆是最常用的涂料型热控涂层，有机热控涂层具有大面积施工工艺性能良好、柔韧性强、涂层表面脆性小等优点。然而目前所研究的有机热控涂层耐受温度均不高，远不能满足日益苛刻的发展需求，因此十分有必要研制一种可耐更高温度的有机热控涂层。武汉理工大学曾鲜副教授团队以溶胶-凝胶法合成的SiO2/有机硅复合树脂为粘结剂，以TiO2、云母粉为功能颜填料，合成了一种有机硅基耐高温热控涂层，研究了不同比例的硅氧烷单体对涂层的物相、微观结构、热稳定性、太阳吸收率和红外发射率的影响规律以及600 ℃热处理后的涂层性能。
关键词：SiO2/有机硅复合；溶胶-凝胶法；太阳吸收比；半球发射率；有机涂料本文采用溶胶-凝胶法成功合成了有机硅基耐高温热控涂层，详细探讨了TEOS含量对涂层微观结构和光学性能的影响规律。研究结果如下：1）所制备的涂层经室温固化后与基体结合较好，表面较为光滑平整，无明显起泡和褶皱现象。TEOS含量变化对涂层附着力无明显影响，涂层附着力等级为2。室温固化后涂层的太阳吸收比随着TEOS含量的增多而减少，半球发射率随着TEOS含量增多而增大。TEOS物质的量比为8时，即S4涂层具有最低的太阳吸收比和最高的半球发射率，其值分别为0.209和0.901。2）经600 ℃热处理后涂层与基体的附着力不变，S1、S2涂层出现少量裂纹，S3和S4涂层表面无明显变化。热处理后涂层的太阳吸收比和半球发射率均变小且变化规律与室温固化的涂层相同，太阳吸收比最小为0.169，半球发射率最大为0.894，并且涂层的热稳定性随着TEOS含量的增多而增强。3）TEOS含量对涂层热控性能有一定的影响，TEOS的增多导致粘结剂的折射系数变小，涂层的反射率增大，吸收率减小，使得涂层的太阳吸收比减小。又由于TEOS含量增多导致涂层的孔隙率变大，所以涂层的半球发射率增大。600 ℃热处理后涂层的αs/ε变小，涂层的热控性能提高，涂层具备较好的耐高温性能。该文章发表在《表面技术》第53卷第20期。
引文格式：谢轩宇, 曹茜, 曾鲜, 等. TEOS 对有机硅基耐高温热控涂层的性能影响[J]. 表面技术, 2024, 53(20): 175-182.
XIE Xuanyu, CAO
Qian, ZENG Xian, et al. Effect of TEOS on the Properties of Silicone Based High
Temperature Resistant Thermal Control Coatings[J]. Surface Technology, 2024,
53(20): 175-182.
DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.20.015
