2003 Fiscal Year Annual Research Report
積層周期構造を利用した高効率熱反射セラミックス表面複合材料の開発
Project/Area Number |
03J10406
|
Research Institution | National Institute for Materials Science |
Principal Investigator |
長沼 環 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料研究所・若手任期付研究員
|
Keywords | 熱反射コーティング / 輻射熱 / 高温反射特性 / 光干渉効果 / Al_2O_3 / ZrO_2 / TiO_2 / 積層構造 |
Research Abstract |
材料内部の構造による熱反射の制御方法を利用し、赤外光領域の輻射熱を反射できれば、高温での熱エネルギーを制御できると考えられる。このような考えから、近年、高温使用が可能なオールオキサイドセラミックスを用いた熱反射コーティングを実現した。熱反射に必要な光干渉効果は、積層素材の屈折率と各層の厚さから設計できる。しかし、素材の屈折率は温度依存性を持つため、高温下で干渉を利用した熱輻射の反射特性は室温時と異なることが示唆されていた。 本研究では、1273Kにまで加熱したセラミックスコーティングから反射される熱輻射を高温下で計測可能な装置を開発し、セラミックス熱反射コーティングの高温反射特性を明らかにすることを目的とした。 (1)高温光反射特性装置の開発 熱輻射の高温反射特性を定量的に計測可能な装置を開発した。実使用高温環境下で、セラミックス材料の熱反射特性の計測が可能になった。この装置を用い、輻射熱反射特性の高温挙動を調べることにより、以後、同素材の熱反射コーティングを設計する際、屈折率の温度依存性を考慮するか否かを決定するのに役立つものと考えられる。 (2)熱反射コーティングの高温反射特性 本研究では、Al_2O_3、ZrO_2、TiO_2を用いたセラミックス熱反射コーティングを用い、熱輻射の高温反射特性を1273Kまで定量的に計測した。その結果、この系においては、高温時の光反射スペクトルは室温時と大きく変化しないことから、素材の屈折率の温度依存性は無視でき、積層構造を室温時の素材の屈折率から設計可能であることが明らかになった。
|
Research Products
(4 results)
-
[Publications] Naganuma T, Kagawa Y: "Spatial spreading behavior of transmitted light from glass particle-dispersed epoxy matrix composites"JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE. 38(14). 3103-3109 (2003)
-
[Publications] Matsumura K, Naganuma T, Kagawa Y: "All oxide ceramic multilayer coating for high-temperature thermal energy window"ADVANCED ENGINEERING MATERIALS. 5(4). 226-228 (2003)
-
[Publications] Kagawa Y, Naganuma T, Matsumura K, Zhu S: "High-temperature light reflection spectrometer for thermal energy window coating"AMERICAN CERAMIC SOCIETY BULLETIN. 82(11). 9301-9305 (2003)
-
[Publications] Kagawa Y, Imahashi Y, Iba H, Naganuma T, Matsumura K: "Effect of electrical resistivity of Si-Ti-C-O fiber on electromagnetic wave penetration depth of short fiber-dispersed composites"JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE LETTERS. 22(2). 156 (2003)