远红外型木质功能材料及其性能测试(2)

远红外辐射反射率的测试原理与方法:由于试件的反射光是表面反射和内部反射的复合，且在整个反射半球内沿试件中心作对称分布，所以，测试试件反射的方法是将试件做成圆形试样(将样品架做成圆形，使其有效部分为圆形)，这样，发射光将沿试件中心作对称分布，便于测试时对测试数据进行积分处理。红外光源从与试件中心同等高度上垂直照射试件，用辐射度计测出试件所受照射光强;然后在反射半球的一个赤道圆周上，利用辐射度计测出多个角度的反射光强;最后根据所测光强，通过积分求出整个反射半球的总反射强度。再结合入射强度，即可计算出试件的反射率(αr)，重复测试5次取平均值。

远红外辐射反射率的计算公式［11］:αr=K·Ir。式中:Ir为法向偏角25°处反射红外辐射强度(单位为W/m2);K为常数，取 1.357。

按照能量守恒原理，远红外辐射入射试件应满足［11］:αt+αr+αA=1。式中:αA为试件对远红外辐射的吸收率。将计算式变形即可以用来计算远红外辐射吸收率。

2 结果与分析

2.1 不同质量浓度远红外粉/MF处理液对质量增加率的影响

图3中，远红外粉/MF处理液质量浓度在0时，质量增加率为8.4%，为胶液的添加量;而加入远红外粉后，处理液质量浓度为10 g/L时，质量增加率达22.7%。这说明，随着远红外粉/MF处理质量液浓度的增大，试件平均质量增加率变大，增幅达170%以上，并呈直线上升趋势(R2=0.9578)。

图3 远红外粉/MF处理液质量浓度与质量增加率的关系

2.2 不同质量浓度远红外粉/MF处理液对表面温差的影响

图4为红外光源照射5 min时试件表面升温变化情况。从图4可以看出，添加了远红外粉的试件的温差，均比未添加远红外粉的试件的温差大，温度有了显著提高，且温差随处理液质量浓度的提高而呈线性增大的趋势(R2=0.990 9);处理液质量浓度为10 g/L的试件，温度变化最明显，在5 min内温度升高到26.7℃。这说明，远红外物质对于远红外木质功能材料的热效应功能具有增强作用。

图4 红外光源照射5 min时试件表面的温差

2.3 不同质量浓度远红外粉/MF处理液对透射率与反射率的影响

图5和图6分别为各试样的远红外辐射透射率和反射率测试的计算结果。从图5和图6中可以看出，随着处理液质量浓度的增加，远红外辐射透射率和反射率均呈降低趋势。其中:远红外辐射透射率呈线性递减的趋势(R2=0.991 3)，而远红外辐射反射率则呈二次多项式递减趋势(R2=0.994 4)。这说明，随着远红外物质的质量浓度的增加，对远红外辐射反射率的影响有所减缓，而对远红外辐射透射率的影响则较均匀。这是由于远红外物质采用的是微纳米级微粒，对远红外辐射具有一定的吸收作用，且随着微粒质量浓度的增加，这种吸收作用越强。因此，试件表面的远红外辐射透射率和反射率有所降低。这与计算出的各试样的远红外辐射吸收率呈递增趋势(1#、2#、3#、4#、5#试件的远红外辐射吸收率分别为 1.78%、9.65%、16.33%、19.44%、21.47%，质量浓度为10 g/L的5#试件吸收远红外辐射的能力较强，该试件的远红外辐射性能较好)相吻合。

图5 远红外辐射透射率与处理液质量浓度的关系

图6 远红外辐射反射率与处理液质量浓度的关系

由上可知，本文的测试原理及计算方法，可以用来分析远红外木质功能材料的远红外辐射热效应、透射率、反射率和吸收率，说明这些方法可以用来表征远红外木质功能材料的远红外辐射效果。

3 结论

本文提出了具有远红外辐射功能的木质材料的一种制作方法和对其远红外辐射热效应、透射率、反射率和吸收率等性能的测试方法。测试和分析了材料在不同质量浓度的远红外粉/MF处理液处理后的远红外辐射效果。结果表明:本文的测试原理及计算方法，可以用来表征远红外木质功能材料的远红外辐射效果;随着处理液质量浓度的增加，试件表面的远红外辐射透射率和反射率有所降低，远红外辐射吸收率呈递增趋势。这说明，随着远红外粉/MF处理液质量浓度的增加，试件的远红外辐射性能有所提高。在本研究范围内，远红外粉/MF处理液质量浓度为10 g/L的试件的远红外辐射性能最好。

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/qikandaodu/2021/0417/734.html