【摘 要】
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随着科技的发展,红外探测器的探测能力逐渐被优化,探测能力大大提升,军用目标一旦暴露就面临着被摧毁的风险。通过发展低红外发射率材料来降低军用目标的红外暴露征候已经成为武器装备发展的关键。对于目前的低红外发射率材料,虽然大部分无机低发射率材料在高温稳定性、防扩散性、以及对基底的适应性等方面具有金属材料无法比拟的优点,但红外发射率偏高限制了其实际应用。本论文以无机非金属材料La0.5Ba0.5CoO3-
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随着科技的发展,红外探测器的探测能力逐渐被优化,探测能力大大提升,军用目标一旦暴露就面临着被摧毁的风险。通过发展低红外发射率材料来降低军用目标的红外暴露征候已经成为武器装备发展的关键。对于目前的低红外发射率材料,虽然大部分无机低发射率材料在高温稳定性、防扩散性、以及对基底的适应性等方面具有金属材料无法比拟的优点,但红外发射率偏高限制了其实际应用。本论文以无机非金属材料La0.5Ba0.5CoO3-δ钙钛矿陶瓷为研究对象,分别研究了La位和Co位掺杂对体系的中远红外辐射特性的调制作用,得到了具有中远红外隐身特征的低红外发射率钙钛矿陶瓷材料。本论文的主要成果总结如下:（1）分别用二价Ca2+和Sr2+离子部分取代三价La3+离子获得La0.5-xCaxBa0.5CoO3-δ和La0.5-xSrxBa0.5CoO3-δ（x=0、0.05、0.10、0.15）两个体系的陶瓷样品。实验结果表明,两个掺杂体系的样品都具有高度对称的立方相结构,所引入的Ca2+和Sr2+均完全取代了La离子的位置,样品致密性良好,气孔率低。当x=0.05时,二价离子的引入提高了体系中Co4+离子的含量,增强了Co离子之间的双交换(Co3+-O2--Co4+),促进了载流子的迁移,增强了材料的金属性,使得材料对红外光的反射增强,从而使得红外发射率下降。掺Ca2+离子3～5μm的红外发射率由0.23降到0.05,8～14μm红外发射率由0.22下降到0.12;掺Sr2+离子3～5μm的红外发射率由0.23降到0.10,8～14μm则略微上升,且红外热像的辐射温度均明显低于实际温度。（2）分别用Ni2+和Fe2+/Fe3+取代Co位制备得到了La0.5Ba0.5Co1-yNiyO3-δ和La0.5Ba0.5Co1-yFeyO3-δ（y=0、0.05、0.10、0.15）两个体系的陶瓷样品。测试结果结果表明,Ni2+掺杂的样品是单一相的钙钛矿结构,而Fe掺杂的样品在掺杂量y=0.10和0.15时都因La0.5Ba0.5CoO3-δ的固溶度饱和而产生了杂相。当y=0.05时,Ni2+离子取代增加了载流子浓度,导致电阻率下降。Fe离子的引入降低了Co-O键的键长,促进了Co离子之间的交换作用,使得电阻率下降。Ni2+离子掺杂的体系在3～5μm波段的红外发射率由0.23降到0.18,8～14μm红外发射率由0.22下降到0.14;掺Fe2+/Fe3+离子的样品在3～5μm的红外发射率略微上升,8～14μm红外发射率由0.22下降到0.15,且样品的红外热像辐射温度明显低于实际温度。因此,La0.5Ba0.5CoO3-δ、La0.45Ca0.05Ba0.5CoO3-δ、La0.45Sr0.05Ba0.5CoO3-δ、La0.5Ba0.5Co0.95Ni0.05O3-δ和La0.5Ba0.5Co0.95Fe0.05O3-δ由于在3～5μm和8～14μm均具有较低的红外发射率使得其在红外隐身领域具有潜在的应用前景。
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