English | 繁体 | RSS | 网站地图 | 收藏 | 邮箱 | 联系我们
首页 新闻 机构 科研 院士 人才 教育 合作交流 科学普及 出版 信息公开 专题 访谈 视频 会议 党建 文化
  您现在的位置: 首页 > 专题 > 旧专题 > 科普专题 > 化学与新材料
奇妙的涂层(多图)
  文章来源: 发布时间:2002-06-18 【字号: 小  中  大   



上海硅酸盐研究所研究员 陈杰锋
涂层,又称为薄膜。涂层是指加涂(镀)在材料或者物体表面的薄层物质。涂层是提高和改善材料性能最经济、最有效的方法之一,它具有"依赖于基材"和"薄"的概念。涂层可以分为有机涂层和无机涂层两大类。油漆是一种典型的有机涂层,而高楼大厦的幕墙玻璃加镀的反光薄膜则是一种无机涂层。
涂层的作用主要有两方面,其一,它可以提高和改善原有材料的性能,如在工件上加涂高温抗氧化涂层后,可以使工件的使用温度提高,使用寿命延长;其二,涂层可以给予基材新的功能,如绝缘材料加导电涂层后,不导电的材料变得导电了。
涂层的品种很多,如手表加涂层后,使变得金光闪闪;建筑物玻璃加反光涂层后,可以节约能源而且使建筑物更加漂亮、壮观;战斗机外表加隐身涂层后,使雷达无法"看见"它;甚至金属表面加涂层做成人工骨,使金属与人的机体更融洽,人工骨使用时间更长。
涂层的制备方法也是多种多样,最常用的有如下方法:物理气相沉积是在真空条件下,用通电加热、电子枪或溅射的方法将金属或无机非金属材料沉积到基材上;化学气相沉积是在低压、加热条件下,气态物质产生化学反应或者气态物质与基材表面起反应而生成固体涂层;化学和电化学沉积是通过化学反应或者电镀、阳极氧化等方法在金属表面生成涂层;喷涂和刷漆工艺是在常温或高温下,用喷枪将涂料喷到物体表面或用毛刷将涂料刷在物体表面形成涂层。
中国科学院上海硅酸盐研究所研究了很多性能优异的无机涂层。
卫星热控涂层
卫星热控涂层就像给卫星"穿上"了一件多功能的"衣服",当太阳晒到卫星,卫星温度升高时,"衣服"可反射或辐射掉大部分太阳能;当卫星晒不到太阳要变到极冷时,又能保证卫星不会"冻坏"。图一是我国第一颗人造卫星"东方红一号",它的外表全部布满了亮晶晶的铝阳极氧化高反射热控涂层。当然,由于空间环境复杂和卫星飞行任务不同,需要各种各样的具有特殊性能的各种热控涂层。
图一 我国第一颗人造卫星"东方红一号"
高温抗氧化涂层
像钨、钼、钽、铌、钒、铬等金属可以耐很高的温度,在航空、航天、军事上有很高的价值,但它们有一个弱点,在高温下碰到氧气,会形成多孔、疏松的氧化物。如果在这些金属表面加涂一层抗氧化涂层,涂层可以在高温下隔离氧气、保护金属,这些金属的使用寿命可大大延长。这种涂层在飞机、火箭、卫星发动机喷管上特别有用处。
电变色涂层
电变色涂层是一种很奇特的涂层,人们通常把它称为"灵巧窗"涂层。电变色涂层本身是一种透明涂层,加涂在玻璃表面上,通电后这种涂层会变色,变成蓝色、灰色等颜色。当反方向再通电时它又会恢复到透明。如果用于窗户上,如同安装了一个"窗帘"。根据需要,可以开关"窗帘",达到节约能源、调节室内工作环境的作用。
耐磨涂层
世界上的机器几乎都离不开转动、移动部件,如汽车轮子,飞机发动机,石油工业中的柱塞,手表的齿轮等等,这些部件天长日久的转动,很容易磨损,一旦磨损,机器则不能正常工作。在这些部件表面可以用电镀、热喷涂、化学气相沉积等方法加涂耐磨涂层,耐磨涂层将会大大延长这些部件的运动寿命。
光谱选择性涂层
太阳供给我们地球无穷无尽的能源,但这些能源分摊到单位面积上很"薄" ,所以在利用这些太阳能时,对这些"薄"的能源要尽可能收集得多,而又要"丢失"得少。收集多即太阳吸收比高,"丢失"少即红外发射率低。太阳吸收比高、红外发射率低的涂层称之为太阳光谱选择性涂层。光谱选择性涂层在太阳能热水器、太阳能集热器等方面都广泛应用。图二是几种性能优异的光谱选择性能,它们在可见和近红外区,反射率低即吸收比高,而在中、远红外区反射率高即发射率低。
图二 光谱选择性吸收涂层的反射率
实际上,无机涂层还有很多种,如隐身涂层,导电涂层,远红外辐射涂层,生物涂层,超硬涂层等等。这些涂层在人们的生活、生产中都起到重要的作用,各种各样的涂层把世界装扮得多姿多彩。

  打印本页 关闭本页
© 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号  京公网安备110402500047号  联系我们
地址:北京市三里河路52号 邮编:100864