一种温度敏感磷光涂层.pdf

本发明提供一种发绿光的、从20℃至150℃区间内对温度敏感的磷光涂层。涂层由含三价稀土离子铽的发光材料和对紫外光透明的涂料组成。涂层的具体制备方法是将含铽的磷光材料研磨过250目筛，然后按一定的质量比加入涂料中，搅拌均匀，喷涂于制品上。该涂层可高效、准确、高精度地进行全场热流测量。

1、  发明涉及一种温度敏感磷光涂层，其特征在于：发绿光，从20℃至150℃区间内对温度敏感的磷光涂层。涂层由含三价稀土离子铽的发光材料和对紫外光透明的涂料组成。该涂层的具体制备方法是将含铽的磷光材料研磨，然后按一定的质量比加入涂料中，搅拌均匀，喷涂于制品上。

2、  根据权利要求1所述的温度敏感磷光涂层，其特征在于：含铽的磷光材料研磨需过250目及更细的筛。

3、  根据权利要求1所述的温度敏感磷光涂层，其特征在于：涂层中磷光材料的质量比范围为0.5％至20％。

一种温度敏感磷光涂层
技术领域
本发明涉及一种用于非接触测试温度的磷光涂层的制备方法。
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。磷光热图则不存在这些问题，而且它的涂层很薄，不会对流场产生干扰影响；模型制造、试验和数据处理的周期都较短且相对廉价；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。因此，磷光热图是一种高效、准确、高精度的全场热流测量方法。
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。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。
目前用于磷光测温技术中的发光涂层的温度相应区域较高，在100摄氏度之上才较灵敏。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，如室温时对温度敏感的涂层。
本发明的技术解决问题：提供一种发绿光的、从20℃至150℃区间内对温度敏感的磷光涂层。
本发明的技术解决方案：该涂层由含三价稀土离子铽的发光材料和对紫外光透明的涂料组成。
该涂层的具体制备方法是将含铽的磷光材料研磨过250目筛，然后按一定的质量比加入涂料中，搅拌均匀，喷涂于制品上。涂层中磷光材料的质量比范围为0.5％至20％，当磷光材料含量过低时涂层发光不强；磷光材料含量过高时影响涂层的喷涂质量，同时也造成材料的浪费。
附图说明
图1为本发明涂层的的温度-强度-波长的三维光谱图。
具体实施方式
本发明的涂层由含三价稀土离子铽的发光材料和对紫外光透明的涂料组成。
该涂层的具体制备方法是将含铽的磷光材料研磨过250目筛，然后按一定的质量比加入涂料中，搅拌均匀，喷涂于制品上。涂层中磷光材料的质量比范围为0.5％至20％，当磷光材料含量过低时涂层发光不强；磷光材料含量过高时影响涂层的喷涂质量，同时也造成材料的浪费。发明的涂层温度-强度-波长的三维光谱图如图1所示。
图1是该涂层在主发射波长是254纳米的紫外灯激发下测得的温度(temperature)-强度(Intensity)-波长(Wavelength)的三维光谱。
从图1中可以知道：1、在254纳米紫外灯激发下，该涂层的主发射波长位于543纳米，发射主波长在543纳米的绿光，属于Tb³⁺的特征发射；2、该涂层的发光强度随着温度的增加而下降，在20度和150之间温度和强度变化成线性关系。
因此，图1证明了可根据涂层发光强度的变化来探测此区间温度的变化。
下面举三个制备涂层的例子：
1.将含铽的磷光材料与硅基涂料以质量比0.5％相混合，搅拌均匀，喷涂于制品上。在254纳米紫外灯激发下，材料的温度相应曲线如图1。
2 将含铽的磷光材料与聚醇基涂料以质量比10％相混合，搅拌均匀，喷涂于制品上。在254纳米紫外灯激发下，材料的温度相应曲线类图1。
3 将含铽的磷光材料与聚醛基涂料以质量比20％相混合，搅拌均匀，喷涂于制品上。在254纳米紫外灯激发下，材料的温度相应曲线类图1。