[发明专利]一种绿色发光涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种绿色发光涂料，用于非接触测试温度，属于发光涂料技术领域。

背景技术

在航空航天领域，随着高速飞行器的发展，气动热力学正在面临一系列急待解决的气动传热问题。诸如，激波与附面层相互干扰引起的分离和漩涡流动；湍流结构；超声速/高超声速绕突起物的流动特性；大迎角三维分离流动等等。在工程热物理传热学领域，强化传热、射流冷却技术、复杂结构中的传热现象等的研究也同样遇到了一些复杂传热问题。对这些复杂现象的研究，需要对热交换过程有全面的了解，掌握大量细致的传热信息数据。传统的测热手段，如热电偶、柱塞热流计、薄膜热流计、零点量热计、水卡等，只能获取某一点的信息。同时，由于测量方法的限制，这些测量手段都很难对模型结构较复杂的区域进行测量，比如，翼身结合部位、突起物根部附近等。因此传统的点测量手段越来越不能适应新的传热研究的要求。因此，迫切需要发展一种全场测量技术，来解决这些学科研究中面临的复杂传热问题。

随着当代高科技的飞速发展，尤其是计算机技术、近代光学技术、数字信息和图像处理技术的迅猛发展，为全场测量技术提供了契机。近些年来，尤其在温度测量领域中，各种面测量技术都相继出现，如：红外热像仪、温度敏感涂层(TSP)、磷光热图等。TSP测量过程中相角影响较大，红外测量依赖于表面发射率、物体的谱特性和环境温度。磷光体测温则不存在这些问题，还具有特有的一些优点：

1、属于非接触式测量方法。这是所有面测量技术所共有的特点。磷光体喷涂于模型表面大概形成15-25μm的膜层，不会改变模型的几何外形，也不会对流场产生干扰影响；

2、模型制造实验和数据处理的周期都较短且相对廉价，可以迅速制成复杂外形模型；

3、使用单一的一张图片记载模型表面热图，实验和数据处理的周期都要短且相对廉价；

4、可与多个热像系统集成，便携、可移动、移动后不需要繁琐的调整和标定。

磷光测温技术最早是在1940年代的后期由Eastman Kodak研究的，最近几年在国外得到飞速发展。该技术是建立在发光材料的发光与温度变化成线性关系的基础上的。英国诺丁汉-特伦特大学1998年曾研制了可用到1200℃的磷光测温剂。美国田纳西州的ORNL实验室(橡山国家实验室)发展了动态高温磷光热图技术，毫秒级响应时间。NASA Glenn中心2003年报道说，用高温磷光涂层可测表面温度达1500℃～1700℃，已作过火箭喷管测温试验。

而第一次把磷光热像技术用于脉冲风洞中的表面温度和热传导测量则是McDonnell公司。这是在一个运行时间为50毫秒量级的热射风洞中进行的。Cornell航空实验室(CAL)把这项技术应用于运行时间仅为5毫秒的激波风洞，并取得了较为理想的结果。高超声速转捩在理论上近些年来虽然取得了一些进展，然而在实际飞行器设计中依然依赖于半经验方法。但是CFD和磷光测热技术所进行的全表面热流测量的发展及其综合应用使得在精度有了很大的改善，而且大大缩减了分析所需时间。

目前使用的磷光测温技术测温温度相应区域较高，在373K之上才较灵敏。但是在实际使用中往往根据不同的条件需要在不同温度区间敏感的磷光涂层，如低温时对温度敏感的涂层。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种发射绿光的、从50K至300K区间内对温度敏感的磷光测温涂料。

本发明的技术解决方案是：一种绿色发光涂料，包括基质涂料和发光材料，发光材料化学式为10CaO.3Si₂O₇.Cl₂:aEu²⁺，原子比a取值的范围为0.001～1，基质涂料为能透过波长小于460纳米光的涂料，发光材料的质量百分比为3～70％，基质涂料的质量百分比为30～97％。

所述的基质涂料为有机硅体系、聚丙烯酸体系、环氧树脂体系、聚脂体系、氨基树脂体系、醇酸树脂体系或酚醛树脂体系。

所述的发光材料的原子比a取值的范围为0.01～0.5，发光材料的质量百分比为30～60％，基质涂料的质量百分比为70～40％。

一种绿色发光涂料用于50K至300K温度范围内的磷光测温。

本发明与现有技术相比有益效果为：