本刊記者 ■ 鵬飛

太陽(yáng)能選擇性吸收涂層是太陽(yáng)能熱利用行業(yè)中最核心的功能材料，表征其光學(xué)性能的關(guān)鍵指標(biāo)主要是太陽(yáng)吸收比α和熱發(fā)射比ε。太陽(yáng)能熱利用企業(yè)為了推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，不斷研發(fā)性能更優(yōu)越的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，追求更高的太陽(yáng)吸收比α和更低的熱發(fā)射比ε，并做到涂層均勻、性能穩(wěn)定。因此，太陽(yáng)能選擇性吸收涂層光學(xué)性能的準(zhǔn)確測(cè)量是十分重要的技術(shù)。

對(duì)于太陽(yáng)吸收比的測(cè)量方法，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GBT25968-2010分光光度計(jì)測(cè)量材料的太陽(yáng)透射比和太陽(yáng)吸收比試驗(yàn)方法》已進(jìn)行明確規(guī)定，但低熱發(fā)射比的測(cè)量不容易準(zhǔn)確。目前常用的卡計(jì)法在我國(guó)始于20世紀(jì)70年代，此法不僅測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，而且發(fā)射比越小，其測(cè)量準(zhǔn)確度、重復(fù)性越差，有的企業(yè)抱怨，同一樣片多次測(cè)量誤差甚至高達(dá)50%以上。并且隨著表面溫度升高，發(fā)射比增大，在高溫條件下，比如400℃，其測(cè)量難度更大。因此，低發(fā)射比準(zhǔn)確測(cè)量在中國(guó)乃至世界上都是一個(gè)重要的應(yīng)用基礎(chǔ)研究課題。

如何使低發(fā)射比的測(cè)量更準(zhǔn)確?只有采用先進(jìn)的儀器、新的方法才有可能。2012年，在殷志強(qiáng)教授的引薦下，在日出東方太陽(yáng)能股份有限公司董事長(zhǎng)徐新建的支持下，日出東方太陽(yáng)能股份有限公司出資過(guò)百萬(wàn)元購(gòu)置了產(chǎn)自美國(guó)Perkin Elmer公司的Lambda 950、傅里葉紅外光譜儀，以及該公司與別的公司聯(lián)合研制的激光準(zhǔn)直鏡反射附件和漫反射金積分球附件，用于測(cè)量太陽(yáng)吸收比和熱發(fā)射比。此儀器放置在清華大學(xué)，至今還是國(guó)內(nèi)引進(jìn)的第一臺(tái)最先進(jìn)的測(cè)量低發(fā)射比儀器。

由于儀器對(duì)溫度與濕度，特別是低濕度要求高，實(shí)驗(yàn)室增添了一些設(shè)施。經(jīng)過(guò)一年多的安裝調(diào)試，使用傅里葉紅外光譜儀，以及精密附件與可追溯的有絕對(duì)反射值的金鏡數(shù)據(jù)(NPL-英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室比對(duì))，在鏡反射附件和金分球附件上分別測(cè)量與確定了鍍金樣品、銅銀合金薄膜樣品、純鋁薄膜樣品的法向紅外發(fā)射比。結(jié)果如表1所示。

表1 兩種方法、三種樣品80℃下的熱發(fā)射比

由以上結(jié)果可看出，使用該儀器與附件，獲得的結(jié)果準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，可作為校正測(cè)定熱發(fā)射比用的參考標(biāo)準(zhǔn)。

2013年11月19日，在北京清華大學(xué)偉清樓召開了“紅外反射光譜法測(cè)量表面低發(fā)射比及其不確定度評(píng)定”評(píng)議會(huì)，包括李申生、黃田勻(北京大學(xué)物理系)、秦明華(清華大學(xué)物理系)、殷志強(qiáng)、羅振濤、謝光明、鄭瑞澄、楊麗、劉猛等與會(huì)專家聽取了日出東方太陽(yáng)能股份有限公司與北京 清華陽(yáng)光能源開發(fā)有限責(zé)任公司關(guān)于“紅外反射光譜法測(cè)量表面低發(fā)射比及其不確定度評(píng)定”報(bào)告，通過(guò)深入的討論，專家給出了以下主要評(píng)議：

1 獲得了鏡面基材與漫射基材用傅里葉紅外光譜儀與激光準(zhǔn)直鏡反射附件和漫反射金積分球附件測(cè)量反射比以確定低發(fā)射比的方法，并對(duì)兩種方法獲得的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。材料的低發(fā)射比測(cè)量難度較大，本工作中采用的方法屬國(guó)內(nèi)首次研發(fā)的結(jié)果。

2 給出了用傅里葉紅外光譜儀(含漫反射金積分球附件)及激光準(zhǔn)直鏡反射附件反射比儀器兩種方法的測(cè)量不確定度，對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。

3 采用傅里葉紅外光譜儀(含漫反射金積分球附件)及激光準(zhǔn)直鏡反射附件，可通過(guò)鏡反射基材表面涂層與漫反射基材表面涂層的反射比測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞，完成漫反射基材表面涂層反射比的測(cè)量以及發(fā)射比的確定。

4 編制了可確定不同溫度下紅外發(fā)射比的軟件，溫度范圍為室溫到500℃。

5 向我國(guó)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)推薦該“紅外反射光譜法”作為測(cè)量涂層低發(fā)射比的參考標(biāo)準(zhǔn)方法。

6 在本項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，建議進(jìn)行如下工作：與目前常規(guī)傳統(tǒng)熱發(fā)射比測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比；同時(shí)制備更多樣品進(jìn)行測(cè)試和比較；進(jìn)一步在太陽(yáng)能熱利用的中、高溫條件下研發(fā)與應(yīng)用。

紅外反射光譜法測(cè)量表面低發(fā)射比的方法可謂我國(guó)太陽(yáng)能熱利用行業(yè)在科研裝備與科技試驗(yàn)方法方面邁出的可喜一步, 與會(huì)專家給予了高度評(píng)價(jià)，相信它對(duì)于推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步有重要的作用和深遠(yuǎn)的意義。