[发明专利]用于热阻隔系统的多层涂覆系统及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层涂覆系统，更特别地，涉及一种使用空洞的用于热阻隔系统的多层涂覆系统及其制造方法。

背景技术

人造能源的大部分用于供暖和制冷。例如，夏季电费的大部分经常与运行空调以将室内温度保持为较低所使用的能源有关，而在冬季能源用于运行加热器以保持室内温暖。在供暖和制冷期间浪费的能源的大部分可以归因于针对热损失的不良隔离。在关于耐热涂料的大多数现有技术中，通过将普通涂料与粒子和空洞相混合而将它变成耐热涂料。在其他类似的现有技术中，在成膜材料中混入胶质粒子，且这种材料被应用于类似窗格或玻璃之类的衬底上以阻隔红外电磁波。

关于热阻隔技术的一类现有技术涉及耐热涂料。在美国专利第4623390号中，在普通涂料中混入玻璃微珠或中空玻璃填充剂以减少直接热导率，其很大地改进了针对热损失的隔离。在一个实施方式中，在普通涂料中混入直径范围从约50微米到150微米的玻璃微珠，而在另一个实施例中，在普通涂料中混入直径大约100微米的玻璃微珠。然而，美国专利第4623390号未对本发明中讨论的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。

在美国专利第8287998号中，在普通涂料中混入选自玻璃、陶瓷和有机聚合物微珠的、平均粒度在0.5微米到150微米之间的中空微珠以减少直接热导率。此外，美国专利第8287998号还使红外反射性颜料材料包含在普通涂料混合物中以减少与辐射热传递相关联的热导率。然而，美国专利第8287998号未对本发明中讨论的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。

在美国专利第2010/0203336号中，公开了日光反射性屋面颗粒。在一个实施例中，通过烧结陶瓷粒子来形成日光反射性颗粒，其中烧结的陶瓷粒子由日光反射性颗粒涂敷。然而，美国专利第2010/0203336号未对本发明中涵盖的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。

在美国专利第2013/0108873号中，形成屋面颗粒的粒子由反射近红外辐射的纳米粒子层涂敷。类似的，在美国专利第2013/0161578号中，屋面颗粒由具有自然发生的空洞(或疵点)的红外反射惰性矿心粒子形成。然而，无论美国专利第2013/0108873号还是美国专利第2013/0161578号均未对本公开中呈现的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。

在美国专利第2008/0035021号中，公开了一种制造磷酸铝中空微珠的方法。其还例示了如何利用这种微粒改进针对热损失的隔离。然而，美国专利第2008/0035021号未对本发明涵盖的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。

在美国专利第2007/0298242号中，公开了一种用于过滤光波的透镜，其中包括薄膜层的金属纳米微粒形成在透镜表面上。然而，美国专利第2007/0298242号未对本公开中讨论的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。

在美国专利2007/0036985号中，将氧化铟锡(ITO)微粒与成膜混合物相混合以形成反射红外波的薄膜层。然而，美国专利2007/0036985号未对本发明例示的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。

在美国专利第2013/0266800号中，公开了一种用于制备铝掺杂氧化锌(AZO)纳米晶体的方法。其还公开了利用该AZO纳米微粒反射红外波的薄膜结构。然而，美国专利第2013/0266800号未对本公开中讨论的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。

美国专利第7760424号和美国专利第8009351号公开了使用胶质粒子反射红外电磁波的多层薄膜结构。然而，美国专利第7760424号和美国专利第8009351号公开了多层结构的每层中的微粒之间以规则晶格间距规则地排列，而本发明描述了空洞随机分布在在多层涂覆系统的每层中。美国专利第7760424号和美国专利第8009351号依据布拉格(Bragg)定律说明红外反射，而本发明依据米氏(Mie)散射理论说明红外反射。为了使得可见光波长高度透射，美国专利第7760424号和美国专利第8009351号需要下述约束：a)微粒的折射率和设置在微粒之间空间中的填充材料的折射率必须几乎相等，而在本发明中，填充材料和随机分布的空洞不需要具有几乎相等的折射率。在美国专利第7760424号和美国专利第8009351号中，红外反射强烈依赖于入射波的入射角度、光子晶体的典型特征以及Bragg定律的结果；而在在本发明中，红外反射不强烈依赖于入射波的入射角度，光子晶体的典型特征以及Bragg定律的结果。这些显著差异清楚地区别了本发明和美国专利第7760424号和美国专利第8009351号。