文 献 综 述
引言
所有国家的整体经济生产力在温度上都是非线性的，生产力在136℃的年平均温度下达到峰值，在较高温度下急剧下降。这种关系在全球范围内是普遍存在的，自1960年以来一直没有改变，而且在富国和穷国的农业和非农业活动中都很明显。这些结果提供了第一个证据，所有区域的经济活动都与全球气候相耦合，并建立了模拟气候变化对经济损失的经验基础，具有重要意义。[1]冷却是全球能源的重要利用，也是高峰电力需求的主要来源。要实现冷却，需要消耗更多的能源并保持温度低于晚上的环境, 利用一种被称为辐射冷却的技术来演示环境空气温度下的被动零功耗冷却。[2]
5G基站的功耗是4G的2.5~3.5倍，主要由AAU和BBU执行信号转换、处理和传输过程中产生。基站功耗的上升意味着发热量增加。如果散热不及时，会导致基站内部环境温度升高，一旦超过额定温度（如基站内多芯片的TC要求在90℃以内），将严重影响网络的稳定性以及设备的使用寿命。又因基站通常被安装在楼顶的铁架、野外的高处，所以缩小体积、降低重量对设备的安装便捷性来说至关重要，这样势必给5G基站散热带来更大的挑战。为了更好地解决5G基站散热问题，要求在有限空间内尽可能提高基站的 换热效率、降低传热热阻。除了优化散热片设计、采用 液冷散热方式、新型的散热材料，或合理的芯片布局 外，还需要更高导热、更低热阻的界面材料，让热源的热量能更快速地传递至散热壳体。[3]
为了实现低能耗散热，现在多采用错峰工作，或夜间关站的节能模式。因此，5G基站的对低能耗散热提出了更高要求。本项目拟通过5G基站体表涂层的方式，对比有无该涂层时基站表面散热性能，以实现零能耗散热，降低基站芯片热量，提高使用年限。在传热学的基础上，对热控涂层的发展、应用做详细分析和阐述。
国内外的研究现状
热控涂层又称温控涂层,是空间飞行器热控系统所采用的一种重要的材料,它可以通过自身的热物理特性即太阳吸收比和发射率来调节控制航天器表面的温度。在大多数情况下,热控涂层的吸收发射比的值越小则航天器的降温程度越大，热控涂层的吸收发射比的值越大则航天器的升温程度越大。而金属的发射率很小,所以太阳吸收率和涂层发射率的值很大,金属航天器在太阳辐射下运行,平衡温度很高,为了降低其平衡温度,要在金属底材涂上低太阳吸收率和涂层发射率值的涂层,减少对太阳能的吸收,增加涂层表面的热辐射,延长空间飞行器的使用寿命,并保证航天器及其中的仪器设备维持在正常的工作温度范围内。当轨道姿态和结构材料的性质确定后,航天器表面的温度T与该表面材料对于太阳的吸收率成正比,与表面材料的热发射率成反比。[4]
被动辐射冷却从表面吸收热量，并将其作为大气透明的红外辐射辐射辐射到太空中。然而，太阳辐照度与近环境温度表面的低红外辐射通量之间的能量密度不匹配，要求材料能够强烈地发射热能，几乎不吸收阳光。Yao Zhai等人[5]将共振极性电介质微球随机嵌入聚合物基体中，得到了一种对太阳光谱完全透明的超材料，同时在大气窗口的红外发射率大于0.93。镀银后，超材料在阳光直射下的中午辐射冷却功率为93w/m2，并且展示了超材料的高通量、经济的卷对卷制造，这对于促进辐射冷却作为一种可行的能源技术至关重要。Jianrong Song等[6]人利用激光衍射光谱、紫外可见近红外分光光度计和显色仪，研究了三种市售二氧化钛颜料的粒径分布对其光学性能的影响，并探讨了它们在制备低温非白色涂料中的潜在应用。发现涂层的可见光反射率、太阳光反射率和亮度随颜料粒径的增大而减小。随着颜料粒径的增大，可见光透过率和近红外反射率均增大。随着颜料粒径的增大，涂层的主反射带进一步向近红外区移动。一般来说，颗粒大小影响颗粒材料的许多性能。在涂料和颜料工业中，颗粒大小决定外观，包括光泽和着色强度以及涂料的反射率。因此，在冷涂层制备过程中，对其粒径分布进行测量和控制具有特别重要的意义。
R. Gentle等人[7]介绍了铝基掺杂聚乙烯的光学性能，分析了铝基掺杂聚乙烯的亚环境冷却性能。在实际的冷却装置中，SiC和SiO2纳米颗粒的混合物以低成本产生高性能冷却。研究表明具有窄吸收带的纳米粒子完全位于大气的透明窗口（7.9至13micro;m）内，可用于辐射冷却到远低于环境温度的温度。在普朗克辐射光谱的其余部分中，如果粒子是红外透射聚合物或低发射率基底上的透射涂层中的掺杂剂，则大气辐射产生的热量（大气几乎为“黑色”）会减少。当选择声子共振纳米颗粒作为红外（IR）透明聚合物中的掺杂剂或在红外反射基底上的合适薄膜中使用时，其提供的尖锐光谱调谐使得复合材料吸收光谱几乎完全位于天空窗口内。这一特性意味着，通过调整纳米粒子浓度，使其在天空窗口内强烈发射，同时在大气不透明的地方以微弱吸收进行发射或反射，这是可行的。
T.S. ERIKSSON, S.-J. JIANG and C.G. GRANQVIST[8]采用射频溅射的方法制备了二氧化硅和氮化硅涂层。描述了一种溅射装置，用于涂覆尺寸达0.5times;0.5m2的表面。用分光光度法测定了复合介电函数在5～50gm范围内的变化，并通过计算研究了Al表面氧化物/氮化物双层膜的辐射冷却性能。研究发现涂层厚度影响辐射冷却性能。
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