Nano-Composite thermal insulations and broad band anti-reflective thin films
项目批准号：59802007、69978017
同济大学 王珏、沈军、吴广明、周斌、邓忠生、张勤远、杨天河、魏建东、暴玉萍
● 主要研究成果
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图1.用于我国陆基机动远程导弹引控系统热电池的保温套筒。该套筒能使热电池的有效保温时间从原来的约15分钟延长到约1小时。该成果获上海市科技进步二等奖。 |
该项目系统研究了正硅酸乙酯为源制备气凝胶的工艺，并对改性气凝胶的表面界面特性及热输运性能进行了比较全面的研究。在二氧化硅气凝胶中添加无机粘结剂及二氧化钛，使气凝胶的机械强度由未添加时的1.8×104 Pa提高到1.2×105 Pa，该工艺为国际首创。用以上工艺所研制的气凝胶具有良好的疏水性，而且该材料的热导率在常温、常压下为0.013w/m.k；在抽真空条件下为0.0013w/m.k；在常压、830K时为0.035w/m.k。材料性能达到国际先进水平。
采用国产硅源，首次成功制备出了完整无裂纹的改性二氧化硅气凝胶保温套筒，并首次用于我国陆基机动远程导弹热电池，取得很好效果。
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图2. 宽带光学增透膜样品。图中玻璃大部涂有宽带光学增透膜，而右侧边缘狭条未镀膜，显然有膜部分透过性能大大优于未镀膜部分。该薄膜使普通玻璃的反射率在整个可见光区小于1。 |
该项目对新型宽带光学增透技术进行了创新性研究，包括：
（1）使用独创的碱/酸两步催化法在常压下实现了SiO2气凝胶薄膜折射率在1.18到1.42之间的连续、快速、方便地调节。
（2）通过复合TiO2纳米颗粒，成功地实现了气凝胶薄膜折射率在1.18到2.2之间的连续可调。
（3）采用碱/酸两步催化法、氨气和水蒸汽的混合蒸汽热处理以及高能光子辐照薄膜，显著地提高了气凝胶薄膜的耐刮擦、附着力等力学性能。
（4）所研制的孔隙率渐变、折射率梯度的纳米复合宽带减反射气凝胶薄膜，在可见光区，平均反射率为0.85%，最小反射率为0.14%；在太阳能光谱区，平均反射率为1.50%，最小反射率为0.019%，最大薄膜尺寸为1×0.8m2。
该项目在玻璃基底上形成的纳米多孔气凝胶宽带光学增透薄膜在国内外是创新的，并形成了相应的发明专利技术，在显示屏幕、太阳能利用、建筑与汽车节能、高功率激光、装饰等方面有很大应用潜力。
获奖情况：1999: 上海市科技进步二等奖--"新型掺杂SiO2气凝胶保温材料研究"
专利情况：已申请国家专利7项，授权4项。
● 代表性论文
1.Sol-Gel Processing of Zirconia Coating for HR Mirrors with High Laser Damage Threhold, Jun Shen, Qinyuan Zhang, Jue Wang,Tianhe Yang, Zhongsheng Deng, Bin Zhou, Lingyan Chen, Journal of Sol-Gel Science and Technology 19,271-274,2000.
2.Scratch-Resistant Improvement of Sol-Gel Derived Nano-Porous Silica Films, Jue Wang, Guangming Wu, Jun Shen, Tianhe Yang,Qinyuan Zhang, Bin Zhou and Zhongsheng Deng, Jourmal of Wol-Gel Science and Technology 18,219-224,2000.
3.Physical Properties of Silica Aerogels Prepared with Polyethoxydisiloxanes, Zhongsheng Deng, Jue Wang, Jiandong Wei, Jun Shen,Bin Zhou and Lingyan Chen, Journal of Sol-Gel Science and Technology 19,667-680,2000.
