[发明专利]具有理想发射谱的柔性被动冷却薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于能源技术领域，具体为具有理想发射谱的柔性被动冷却薄膜及其制备方法。本发明制备方法包括：获取紫外固化树脂的光学常数；根据光学常数设计光子晶体微结构；通过微纳加工技术在光阻上制备出微结构；通过紫外纳米压印卷对卷方法将微结构制备到柔性衬底上。本发明制备的被动冷却薄膜，在晴天时可以将户外物体的热量通过大气窗口辐射到宇宙空间中。由于本方法制备的辐射冷却薄膜表面具有微结构，可以大大提高辐射冷却的功率，使目标物体的降温幅度增加；同时，使用紫外纳米压印技术与工业卷对卷生产相结合，使本发明制备的冷却薄膜可以制备到柔性塑料衬底上，拓宽了应用的范围。

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及具有理想发射谱的柔性被动冷却薄膜及其制备方法。

背景技术

冷却效应在住宅空间及工业上均有广大的应用需求。在众多冷却的方法中，辐射冷却由于不需要消耗额外的能源受到了广泛的关注。辐射冷却的基本原理是电磁辐射：大气层在波长为8 – 13 μm范围内的透过率很高；根据维恩定律，地球上温度在0 – 100 ℃物体的热辐射波长为7.8 – 11 μm；因此，当物体表面具有较高发射率时，可以将热量通过大气层辐射到宇宙空间中，以此达到辐射冷却的目的。

近些年，白天的辐射冷却方法受到了国内外研究者的广泛关注。如Zhu等人(ZhuL. et al. PNAS, 2015, 112(40): 12282-12287)为了提高物体表面在不同角度的发射率，通过光刻及刻蚀的方法在石英表面制备了光子晶体结构，该光子晶体结构可以降低硅片温度约5.2 ℃；Zhai等(Zhai Y. et al., Science, 2017, 355(6329): 1062-1066)人制备了聚合物复合SiO₂微球材料，可以在白天获得低于环境温度的冷却效果，且可以通过卷对卷的方法生产该复合材料，大大降低了使用成本；Mandal等人(Mandal J. et al.,Science, 2018, 362(6412): 315-319)制备了多孔聚合物涂层，在菲尼克斯市，该涂层可以使目标物体获得低于环境温度6 ℃的效果。

但是对于如文献(Zhu L. et al. PNAS, 2015, 112(40): 12282-12287)所报道的方法制备辐射冷却盖板，由于使用了光刻及反应离子刻蚀的方法，制备成本目前较高。对于如文献(Zhai Y. et al., Science, 2017, 355(6329): 1062-1066)所报道的方法制备辐射冷却层，由于表面不具有微纳结构，导致在大角度下的发射率较低，从而降低了辐射冷却的功率。对于如文献(Mandal J. et al., Science, 2018, 362(6412): 315-319)制备的辐射冷却涂层，由于该涂层不透明，导致其不能使用在如对太阳能电池等光吸收器件的冷却中。

因此，制备一种能用于太阳能吸收器件中、在各个发射角下均具有理想发射谱、且可卷对卷生产的柔性被动冷却薄膜仍然是一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在各个发射角下均具有理想发射谱、且可卷对卷生产的柔性被动冷却薄膜及其制备方法。

本发明提供的在各个发射角下均具有理想发射谱的柔性被动冷却薄膜制备方法，具体步骤如下：

（1）研究分析紫外固化树脂的光学常数；

（2）根据步骤（1）中光学常数设计在各个发射角下具有高发射率的光子晶体微结构；

（3）通过微纳加工技术在光阻上制备出步骤（2）中设计的微结构；

（4）通过紫外纳米压印技术（卷对卷方法）将步骤（3）中的微结构制备到柔性衬底上，形成具有该微结构的紫外固化树脂。