1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1研究背景及研究意义

21世纪随着人类社会的进步，人类对能源需求也随之增大，其战略地位也不断提升。虽然石油、天然气、煤等传统化石燃料技术成熟，但是人类多年来的开发使得化石能源这种常规能源越来越少^{[1, 2]}。目前人类正在加紧开发新能源，而新能源中的太阳能是一种优质能源，相比于其他能源，太阳能来源广，取之不尽而且清洁高效，因此更受人们亲睐^{[3, 4]}。目前人类对太阳能的应用与转化主要分为：光电、光生物能、光热、光化学(光催化) 4种基本形式^[5]。本文主要讨论使用太阳能光谱选择性吸收涂层进行光-热转换，将太阳能转换为热能。光谱选择性吸收涂层的概念最早由tabor^[6]、shaffer^[7]等提出，该种涂层在太阳光谱范围（0.3～2.5μｍ）内具有高的吸收率α，在红外辐射区具有低的热发射率ε_Ｔ。

太阳能集热系统中的最关键部分是太阳能选择性吸收涂层^[8]，国内研究和开发的太阳能选择性吸收涂层主要集中在中低温领域,如太阳能热水器^[9],而在太阳能的中高温热利用领域中，比如使用太阳能热发电等，对涂层材料的各项要求更高，特别是要在较高温度下保证涂层材料依然具有优异的光学特性、热力学稳定性。根据其工作原理可知光谱选择性吸收特性的材料是一种复合材料，由吸收太阳光辐射的材料和反射红外光谱两部分材料组成。一般情况下，可见光谱区的光子能量与金属、金属氧化物、金属硫化物和半导体等发色体粒子的电子跃迁能级较为匹配^[10]，因此是制备太阳能选择性涂层吸收层的主要材料，例如黑铬(cr_xo_y)、黑镍 (nis-zns)、氧化铜黑(cu_xo_y)和四氧化三铁(fe₃o₄)等^[11]。而红外反射层则一般使用红外反射率较高的材料，如铜、铝等其他金属，来减少自身辐射热损以获得较低的红外发射率。由于金属陶瓷双吸收层具有优秀的光谱选择性和极佳的高温稳定性，成为了目前光谱选择性吸收涂层主流研究方向。其光吸收效果好，且发射率较低，一般应用于中高温领域。常用的电介质材料为al₂o₃、金属碳化物和金属氮化物等，金属为ni、mo、ti、w等^[12]。目前研究较多的金属-电介质涂层有cr-cr₂o₃、ni-al₂o₃、mo-sio₂、w-aln等^[13]。对于金属陶瓷涂层的研究可以通过借助计算机辅助软件，快速计算出所选材料的光学性质，再根据参数对其涂层材料进行模拟和优化，最终获得最佳的涂层结构、光学参数和理想光学性能的多层膜结构涂层^[5]。涂层的光谱选择性还可以通过改变其涂层成分、涂层厚度、金属颗粒浓度、颗粒尺寸、颗粒形状和颗粒取向等来优化^[14]，还可以选择适合的减反射层和基底来提高涂层的光谱选择性和热稳定性。太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法可分成物理和化学方法两大类，包括：物理气相沉积、化学气相沉积、电镀法和湿化学合成法等^[15]。但目前主流应用的是磁控溅射物理气相沉积法。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1本课题研究内容

本课题主要研究使用激光熔覆技术来制造出有高吸收率和较低发射率的光谱选择性吸收涂层。本文将采用mo/fe-tin体系来来制备太阳能选择性吸收涂层，将涂层材料添加到基材表面，利用高能密度激光束辐照加热,使熔覆材料和基材表面薄层发生熔化,并快速凝固,从而在基材表面形成冶金结合的熔覆层，使用计算机软件探究其激光熔覆后覆层内部温度场和熔池流体流动对其各项性质的影响。

2.2采用的研究方法