[发明专利]一种高光热转化效率陶瓷光子釉的制备方法

说明书

本发明涉及一种高光热转化效率陶瓷光子釉的制备方法，采用高岭土、石英、滑石、钠长石、方解石、Fe₂O₃、硼砂、ZnO粉末为原料，经配料、球磨、过筛、陈腐、素坯施釉、干燥、烧成、冷却后获得制品。本方法采用固相烧结法制备得到的高光热转化效率陶瓷光子釉，在0.3～15μm太阳光波段范围内平均吸收率在95％以上，其光热转换效率达到88～96%。本方法得到的釉产品阳光吸收率不会衰减，具有长期较高的光热转换效率。本发明使用的是纯天然矿物原料和没有使用对环境有害的重金属氧化物，对于资源节约和环境保护有益。本发明成本低廉，易于大规模生产，能够很好的与建筑、墙体融合在一起，具有广泛的使用范围和应用前景。

技术领域

本发明属于非晶光子晶体结构的陶瓷釉，具体涉及一种高光热转化效率陶瓷光子釉的制备方法。

背景技术

进入二十一世纪，人类对化石燃料的依赖越来越重，而化石燃料的有限性和存在环境污染等问题被人们越发的重视。人们渴望找到清洁、可再生、污染小的能源。太阳能作为地球上绿色环保和取之不尽用之不竭的能源，被认为是替代我们目前依赖的化石能源的主要有前途的替代能源之一。传统陶瓷具有悠久的使用历史，具有优异的绝缘、耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低、耐辐射等诸多优点，已在国民经济各领域得到广泛应用。我国年产陶瓷墙地砖80亿平方米，占世界总产量70%以上，有很大面积的建筑外墙可利用太阳辐射的光热转换来节省能源，因而开发具有高光热转化的陶瓷釉产品具有重要意义。

非晶光子晶体是光子晶体的“缺陷态”结构，其内部结构并不呈周期性排布。由于其光子带隙不完整，晶格排列有序度低，因此非晶光子晶体的结构是短程有序、长程无序的。通过研究发现，自然界中某些生物通过调节其微结构的周期和类型来实现表面的颜色，通过多尺度和多维度的复杂微结构能够实现优异的光学性能，以应对环境变化和刺激。黑色的海伦娜蝴蝶的翅膀具有非晶光子晶体结构，在可见光范围内具有极强的吸收性，可有效地将吸收的能量转化为热能，在飞行前对肌肉进行热身，减少能量的消耗。将非晶光子晶体仿生结构引入到陶瓷釉中，可以减少着色剂的使用及环境污染；非常重要的是具有这样特殊结构的釉层对太阳光有着极高的吸收率和光热转化效率，这对于利用太阳能以开发新的陶瓷制品非常重要。

随着人们对非晶光子晶体材料的深入研究，以陶瓷为基体合成非晶光子晶体材料逐渐表现出独特的优势，即使得材料具有某些特性和在某些方面的性能提升，比如陶瓷烧结后具有较高的致密程度和极高的对太阳能的吸收效率，使陶瓷表面温度远高于环境的温度。这可以将辐射到陶瓷釉面的太阳能量有效收集和利用起来，从而解决绿色节能、环保污染等问题，这样的陶瓷釉产品具有广阔的市场和使用前景。

发明内容

本发明的目的在于制备一种高光热转化效率陶瓷光子釉，提供一种成本低廉、工艺简单、可规模化生产、绿色环保、对太阳光的吸收和转化能力强的陶瓷釉制备方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种高光热转化效率陶瓷光子釉的制备方法，其特征在于，采用高岭土、石英、滑石、钠长石、方解石、Fe₂O₃、硼砂、ZnO为原料，经配料、球磨、过筛、陈腐、素坯施釉、干燥、烧成、冷却后获得制品。

所述原料配方的质量百分比为：高岭土8.0～20.5%、石英15.0～25.0%、滑石4.0～16.0%、钠长石22.0～32%、方解石6.0～20.0%、Fe₂O₃ 3.0～10.0%、硼砂5～10%、ZnO 2.0～7.5%。

所述制品的Lab值分别为：L=1.0～8.0，a=-0.4～+0.4，b=-0.4～+0.4。

所述釉制品在0.3～15μm太阳光波段范围内平均吸收率在95％以上，其光热转换效率达到88～96%。

所述球磨的时间为0.5小时。

所述过筛后釉浆颗粒度60μm，陈腐时间为36小时。