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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:基于纳米涂层与太阳能光谱选择性吸收膜的屋檐防冰锥设计
学校名称:内蒙古农业大学职业技术学院
参赛队伍:创迹团队
参赛学生:孔雄 闫昆瑞 安冬雪  
指导老师:刘杰 刘志强  

详细说明

此产品是为了解决高纬度地区屋檐结冰,不论是在国内还是国外,冰锥伤人事件时有发生,这次我们团队设计了一个装置,能够避免冰锥形成,达到大部分水珠不在屋檐停留,利用太阳能谱选择性吸收膜将微小的冰晶融化,以保证人民的出行安全,达到防灾减灾的美好社会。太阳能光谱选择性吸收层是一种具有对可见-近红外光高吸收、对红外光高反射的特种涂层,广泛运用于太阳能光热转换,如太阳能热水器、太阳能发电等。根据吸收原理和涂层结构不同,可以把选择性吸收涂层分为干涉滤波型涂层、体吸收型涂层、表面涂黑型涂层、凸凹表面型涂层,也可分为半导体涂层、光干涉涂层、米氏散射涂层、多孔涂层四类。根据制备工艺不同,也可将选择性吸收涂层分为四类:电镀涂层、电化学转化涂层、真空镀膜涂层和 涂料涂层。电镀涂层典型例子是黑铬涂层、黑镍涂层和黑钴涂层。电化学表面转化涂层主要是铝阳极氧 化涂层。铝阳极氧化涂层是一种多孔膜。真空镀涂层即采用真空蒸发和磁控溅射技术制备选择吸收性能优良的涂层。目前,国内生产的全玻璃真空集热管和热管真空集热管都采用磁控溅射技术制备吸收涂层。涂料型太阳吸收涂层是一种漫射的光学表面,由颜料和粘结剂两部分组成。涂料型涂层制备简单,光学性能较好,成本较低,但涂层附着性较差,易发生剥落。选择性吸收涂层理论分析由维恩位移定律可知:在不同的温度下,黑体辐射的波长有一个极大值,随着温度的升高波长的峰值向短波方向移动。太阳能辐射的能量主要集中在短波段,而集热器向外辐射的能量主要集中在红外段,两者的光谱线不重合。从理论上讲,可以制备出一种涂层材料,其吸收表面在太阳光谱范围内(波长 0.3~2.5μm)具有较高的吸收比,同时在红外光谱范围内(波长为 2.5~50μm)保持尽可能低的热发射比。这样就可以充分地利用太阳能,提高太阳能的利用效率。通过模型的制作,制作出疏水板、太阳能广谱选择性吸收膜、纳米疏水涂料,并且进行试验与记录,疏水效果极好,对太阳能的吸收效率高,可以达到不结冰的效果。与传统的机械除冰、人工除冰、电加热除冰等方式相比,我们的作品结构简单、成本低、易于安装、无污染、使用寿命长。可极大解决冬季气温低屋檐形成结冰的现象,保证了过路行人的出行安全,无需其他的能量消耗。

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