[发明专利]一种多孔辐射制冷薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种多孔辐射制冷薄膜及其制备方法，所述方法包括以下步骤：（1）将具有辐射大气窗口对应红外电磁波辐射能力的材料与第一溶剂互溶形成均匀的混合溶液；（2）将所述混合溶液形成于基底上；（3）在形成有混合溶液的基底上形成不溶解所述材料的第二溶剂，获得多孔辐射冷却薄膜，其中，所述第二溶剂与所述第一溶剂互溶。本发明利用相分离的方法制备多孔无源辐射冷却薄膜，制备工艺简单、成膜速度快，可以准确控制辐射制冷薄膜的微米气孔孔径调控辐射冷却强度，有效调控辐射制冷薄膜对可见光的反射率，具有单层、全天辐射制冷的功能，利用该方法制备的薄膜可以达到降低室内温度，冷藏、冷冻、温差发电等功能，从而达到节能减排的目的。

技术领域

本发明涉及功能薄膜材料技术领域，尤其是一种辐射制冷薄膜的制备方法及由此制备的辐射制冷薄膜。

背景技术

能源危机日益严重的今天，人们对于空调等人造制冷系统的需求量十分大，然而大部分的传统制冷系统具有耗电量大，释放温室气体，随时需要接通电源等问题。因此新型人造制冷系统的研究具有十分重大的意义。

辐射冷却是指物体自发地通过大气窗口辐射热量至外太空，与外太空交换热量从而实现降温的现象。利用辐射冷却原理制备的薄膜具有不消耗额外外部能量，零污染，高效清洁的优点，很大程度地解决了传统制冷系统的问题。

增强辐射制冷能力需要增强薄膜对太阳光(0.28～2.5μm)的反射率，同时提高薄膜在大气窗口波段(8～13μm,16～25μm)的红外发射率。

近年来，提出的辐射制冷薄膜主要分为多层超材料结构和光子系统结构。多层超材料结构有以Aaswath P.Raman等人为代表，提出的以Ag为反射层，七个SiO₂、HfO纳米层组成的薄膜结构，其在大气窗口拥有约0.65的平均发射率，在可见光波段反射率可达到0.97，在太阳直射下可较环境温度降温5℃；光子系统结构有以Yao Zhai等人为代表的，提出以Ag为反射层，聚甲基戊烯包裹SiO₂微球的薄膜结构，红外发射率可达0.96，可见光反射率达0.96，太阳直射下制冷功率可达96W/m²；然而这些结构的薄膜大都存在结构复杂、制备工艺复杂、成本高等问题，难以实现大面积生产，其问题亟待解决。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种多孔辐射制冷薄膜及其制备方法，以解决现有技术中的上述技术问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种多孔辐射制冷薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将具有辐射大气窗口对应红外电磁波辐射能力的材料与第一溶剂互溶形成均匀的混合溶液；

(2)将所述混合溶液形成于基底上；

(3)在形成有混合溶液的基底上形成不溶解所述具有辐射大气窗口对应红外电磁波辐射能力的材料的第二溶剂，获得多孔辐射冷却薄膜，其中，所述第二溶剂与所述第一溶剂互溶。

进一步地，所述步骤(3)过程中或者之后还包括步骤(4)：将所述薄膜进行固化或自然风干的干燥处理；

优选的是，所述固化包括将所述薄膜放入50℃-80℃的加热装置进行1-10小时干燥处理；

优选的是，所述加热装置包括烤箱、热台或管式炉；

优选的是，将所述混合溶液形成于基底上的方法包括：旋涂、喷涂、刮涂、滚涂中的至少一种；

优选的是，在形成有混合溶液的基底上形成不溶解所述具有辐射大气窗口对应红外电磁波辐射能力的材料的第二溶剂的方法包括：将所述基底放入所述第二溶剂中，或在所述基底上喷涂第二溶剂；

优选的是，所述混合溶液中所述第一溶剂的重量百分比为70％-90％。