在航空航天及汽車工業(yè)中的材料發(fā)射率測量

D&S AE1/RD1 半球發(fā)射率測量儀在航空航天、國防和汽車等高技術(shù)、高風(fēng)險領(lǐng)域，材料的發(fā)射率不再僅僅是能源效率的問題，而是直接關(guān)系到系統(tǒng)生存能力、任務(wù)成敗和人員安全的關(guān)鍵性能參數(shù)。在這些應(yīng)用場景中，由不準(zhǔn)確的發(fā)射率數(shù)據(jù)所引發(fā)的風(fēng)險被急劇放大，從而對測量工具的可靠性和標(biāo)準(zhǔn)符合性提出了更為嚴(yán)苛的要求。

1. 航空航天熱控制

太空環(huán)境——高真空和強烈的太陽輻射——使得熱輻射成為航天器熱量交換的途徑。因此，通過精確設(shè)計和控制表面涂層的發(fā)射率，可以有效保障航天器熱平衡。 

• 熱控涂層的雙重需求:

• 散熱: 對于面向太陽或內(nèi)部產(chǎn)生大量熱量的電子設(shè)備艙，需要使用高發(fā)射率涂層（通常 ε≈0.9），以便將多余的熱量高效地輻射到深冷的宇宙空間中，防止設(shè)備過熱失效。常用的材料包括特種白色熱控涂料和黑色發(fā)射涂層。 

• 保溫: 對于需要維持極低溫的推進(jìn)劑貯箱或精密光學(xué)儀器，則需要使用低發(fā)射率涂層（如拋光金屬表面或鍍金層），以最大限度地減少從外界吸收熱輻射和自身向外輻射熱量，起到“熱絕緣"的作用。 

• 典型材料: 航天器上廣泛使用各種具有特定輻射性能的材料，例如用于控制熱輻射的陽極氧化鈦（Tiodize Type I/II）、特種黑色發(fā)射涂層（如 Ultra VE-17）以及多層絕熱材料（MLI）外層的低發(fā)射率薄膜。 

AE1 RD1 的應(yīng)用: 在航天器研制的地面階段，AE1 RD1 扮演著至關(guān)重要的角色。它被用于對所有熱控涂層進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗和性能驗證，確保其實際發(fā)射率與熱設(shè)計模型中的輸入值一致。任何偏差都可能導(dǎo)致在軌飛行器出現(xiàn)致命的過熱或過冷故障。其便攜性優(yōu)勢尤為突出，允許工程師對大型、已組裝的航天器部件甚至整個航天器進(jìn)行現(xiàn)場測量，這是傳統(tǒng)實驗室設(shè)備無法比較的?？梢哉f，在應(yīng)用中，AE1 RD1 提供的可靠測量是任務(wù)成功的基礎(chǔ)。 

2. 汽車工業(yè)熱管理

隨著汽車性能的提升和電氣化轉(zhuǎn)型的加速，對各子系統(tǒng)進(jìn)行高效的熱管理變得愈發(fā)重要。

• 排氣系統(tǒng): 高性能發(fā)動機的排氣歧管、渦輪增壓器殼體和排氣管路會產(chǎn)生很高溫度。在這些部件上噴涂高發(fā)射率的陶瓷基涂層，可以顯著增強其向周圍環(huán)境的輻射散熱能力，從而降低發(fā)動機艙內(nèi)的溫度，保護(hù)鄰近的電子元件、塑料件和管路免受高溫?fù)p傷，提升系統(tǒng)可靠性和性能。 

• 制動系統(tǒng): 車輛在制動過程中，巨大的動能轉(zhuǎn)化為熱能，使剎車盤和卡鉗的溫度急劇升高。過高的溫度會導(dǎo)致剎車片性能衰退（熱衰減），影響制動安全。為剎車盤和卡鉗表面施加高發(fā)射率涂層，有助于更快地將熱量輻射出去，保持制動系統(tǒng)在更合理的工作溫度區(qū)間。在進(jìn)行制動系統(tǒng)熱性能的計算流體動力學(xué)（CFD）仿真時，準(zhǔn)確的發(fā)射率值是獲得可靠仿真結(jié)果的關(guān)鍵輸入數(shù)據(jù)。 

• 電動汽車（EV）熱管理: 電池組的性能和壽命對溫度極為敏感。高效的熱管理系統(tǒng)是保證電動汽車?yán)m(xù)航里程和電池安全的核心。在電池包殼體、冷卻板等部件上應(yīng)用高發(fā)射率涂層，可以增強其被動輻射散熱效果，輔助主動冷卻系統(tǒng)工作，提升整體熱管理效率。

• AE1 RD1 的應(yīng)用: 在汽車供應(yīng)鏈中，AE1 RD1 是涂層供應(yīng)商和主機廠進(jìn)行質(zhì)量控制的重要工具，確保排氣和制動系統(tǒng)涂層的輻射性能符合設(shè)計要求。同時，它也是研發(fā)工程師在開發(fā)和驗證新型熱管理方案（如電池冷卻）時的得力助手。

附：關(guān)鍵工業(yè)應(yīng)用中材料的典型發(fā)射率值