基本介紹
- 中文名：紅外輻射材料
- 外文名：Infrared radiation material
- 類型：熱、發光、熱-發光混合型
- 輻射特性：溫度和發射率
- 影響因素：材料本身、發射率等
- 套用：熱能利用、航天、軍事等
材料輻射的概念,紅外的輻射材料基本特性,紅外輻射材料的影響因素,紅外輻射材料的套用,
材料輻射的概念
影響材料反射、透射和輻射性能的有關因素必然會在其發射率的變化規律中反映出來。材料發出輻射是因其組成原子、分子或離子體系在不同能量狀態間躍遷產生的。一般來說，這種發出的輻射，在短波段主要與其電子的躍遷有關，在長波段則與其晶格振動特性有關。因此，組成材料的元素、化學鍵形式、晶體結構以及存在缺陷等因素都將對材料的發射率產生影響。多數紅外輻射材料，其發射紅外線的性能，在短波段主要與電子在價帶至導帶間的躍遷有關，在長波段主要與晶格振動有關。晶格振動頻率取決於晶體結構、組成晶體的元素的原子量及化學鍵特性。
一般來說，材料表面愈粗糙，其發射率值愈大(暖氣片表面不光滑)。紅外線在金屬表上的反射性能與紅外線波長對表面不平整度的相對大小有關，與金屬表面上的化學特徵(如油脂玷污、附有金屬氧化膜等)和物理特徵(如氣體吸附、晶格缺陷及機械加工引起的表面結構改變等)有關。材料的體因素包括材料的厚度、填料的粒徑和含量等。對某些材料，如紅外線透明材料或半透明材料，其發射率值還與其體因素有關。這是紅外線能量在傳播過程中材料的吸收所致。隨著玻璃厚度的增加，發射率增大。在工作條件下，由於與環境介質發生相互作用或其他物理化學變化，從而引起成分及結構的變化，也將使材料的發射率改變。
紅外的輻射材料基本特性
1、在相當寬的波長範圍內具有高的發射率；
2、在工作溫度範圍內具有長期化學穩定性和熱穩定性，並能在常溫下長期儲存；
3、與熱載體(非金屬或金屬)有很好的結合力，並有足夠的機械強度，驟冷驟熱不剝離；
4、塗敷工藝簡便，易於施工；
5、無毒無害，對人體健康不會造成損害。
紅外輻射材料的影響因素
1、材料本身結構對其發射率的影響。一般說金屬導電體的ε值較小，電介質材料的ε值較高。存在這種差異的原因與構成金屬和電介質材料的帶電粒子及其運動特性直接有關。帶電粒子的特性不同，材料的電性和發射紅外輻射的性能就不一樣，而這往往與材料的晶體結構有關。
2、材料的發射率隨輻射波長的變化多數紅外輻射材料，其發射紅外線的性能，在短波主要與電子在價帶至導帶間的躍遷有關，在長波段主要與晶格振動有關。晶格振動頻率取決於晶體結構、組成晶體的元素的原子量及化學鍵特性。
3、原材料預處理工藝對發射率的影響。
4、發射率與溫度有關，溫度影響材料的發射率。
5、發射率受材料表面狀態的影響。一般說來，材料表面愈粗糙，其發射率值愈大。
紅外輻射材料的套用
1、用於熱能利用方面
(1)紅外加熱。紅外加熱與乾燥是指利用熱輻射體所發射出來的紅外線，照射到物體上並被吸收後轉換成熱(或同時伴隨其他非熱效應)，從而達到加熱、乾燥的目的。如在機械和金屬領域用於機械設備的金屬部件、車架、船舶的噴漆烘乾，鑄型的乾燥等；在化工領域用於熱塑性樹脂的乾燥、紙漿和藥品的乾燥、玻璃和陶瓷的預熱和燒結等；在醫療領域用於促進血液循環和汗腺的分泌、外傷的治療等；在食品工業領域用於冷凍穀類捆包前的脫水、冷凍食品的解凍、稻穀水果的烘乾等等。
(2)作為耐火材料。高發射率紅外輻射塗層屬於不定形耐火材料中的一種，一般被塗於加熱爐的爐襯耐火磚或耐火纖維氈表面，也可塗於測溫套管、燒嘴磚等表面，將十分有利於熱能的利用。
2、用於航天領域。太空飛行器用紅外輻射塗層是一種高溫高發射率塗層，塗在太空飛行器表面上，作為輻射防熱結構。
3、用於軍事目的
(1)防紅外偽裝塗層。紅外偽裝的最基本原理是降低和消除目標和背景的輻射差別，以降低目標被發現和識別的可能性。近紅外偽裝塗層要求目標與背景的光譜反射率儘可能接近；中、遠紅外偽裝塗層則一般採用低發射率塗層材料，以彌補二者的溫度差異。
(2)紅外誘餌器。紅外誘餌器作為對付紅外製導飛彈的一種對抗手段，正受到重視。若採用固體熱紅外假目標(誘餌)，在表面塗上高發射率塗層，則能提高誘餌的紅外輻射強度，從而提高假目標的有效性。選擇不同輻射頻率的材料作成的紅外誘餌器可以模擬各種武器裝備的紅外輻射特徵，更好地發揮紅外誘餌假目標的作用。
