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稀土光子晶体辐射器的制备与性能研究

稀土光子晶体辐射器的制备与性能研究

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作者：刘荣盛国防科学技术大学

学位级别：硕士

如何进一步提升辐射器的辐射性能,是目前热光伏技术领域研究的热点。本论文将光子晶体结构的禁带效应与稀土介质的选择性效应相结合,制备了一种全新的具有反蛋白石结构的氧化铒光子晶体辐射器,并研究了其辐射特性,对稀土光子晶体辐射器... 详细信息

如何进一步提升辐射器的辐射性能,是目前热光伏技术领域研究的热点。本论文将光子晶体结构的禁带效应与稀土介质的选择性效应相结合,制备了一种全新的具有反蛋白石结构的氧化铒光子晶体辐射器,并研究了其辐射特性,对稀土光子晶体辐射器的微观结构与辐射性能之间的关系进行了初步探索。研究了氧化铒(ErO)纳米颗粒与聚苯乙烯(PS)胶体微球的共组装工艺和热处理工艺:首先分析了实现共组装所需的两种颗粒的粒径差,然后对ErO纳米颗粒的分散性进行了系统研究,通过研究分散剂种类、表面活性剂、颗粒浓度等对其悬浊液稳定性的影响,确定了较佳的悬浊液组成,最后分析探讨了共组装过程和热处理工艺等对组装效果与样品结构的影响。研究了以PS微球为模板,通过先驱体转化法与先驱体渗透法向胶体模板内部填充先驱体,采用胶体模板法首次成功制备了ErO光子晶体辐射器。研究了对流自组装法制备高质量胶体晶体模板的工艺条件,探讨了不同基底、沉积温度、晶格周期对胶体模板制备的影响,研究了PS微球的热形变曲线与热重曲线,确定较好的模板强化温度与PS微球去除工艺;运用先驱体转化法向胶体模板内部填充先驱体,分别采用草酸铒与氢氧化铒作为先驱体。研究了不同溶剂、原料、沉淀剂对填充效果的影响,确定较好的填充工艺与煅烧工艺。分析了酸性沉淀剂与碱性沉淀剂对辐射器的孔径影响,最终确定较好的制备路线与工艺条件;使用先驱体渗透法向模板内部填充先驱体,分析不同先驱体的热重曲线,确定较好的先驱体和煅烧工艺。研究不同微球直径、煅烧温度对辐射器的影响。研究了稀土光子晶体辐射器的光学性能。首先运用Bandsolve软件与Translight软件对具有面心立方结构不同晶格周期(700nm、1.97μm、3.13μm)的PS胶体晶体的禁带结构进行了理论计算,对其反射光谱进行了理论模拟,并与其实验测得的反射光谱进行了比较分析,理论计算结果与实验测试结果吻合较好;测试研究了不同晶格周期的稀土光子晶体辐射器的反射光谱和辐射光谱;测试了具有较高温度、不同晶格周期的稀土光子晶体辐射器的辐射光谱,并对其反射与辐射光谱进行分析。

关键词：稀土光子晶体辐射器反蛋白石共组装先驱体转化先驱体渗透

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