[发明专利]一种掺杂ZrO2粒子的PDMS辐射制冷薄膜的制备方法

说明书

本文提供一种掺杂ZrO₂粒子的PDMS辐射制冷薄膜的制备方法。该辐射制冷薄膜主要以PDMS为基底掺杂ZrO₂粒子组成辐射制冷薄膜。其制备方法为：将PDMS加入到正己烷溶液中，磁力搅拌后形成均一溶液；将二氧化锆加入到上述溶液中，再加入Sylgard 184硅橡胶固化剂，磁力搅拌后使其分散均匀得到白色溶液。用洗衣水清洗亚克力片，在清水中超声后用无水乙醇清洗，再用去离子水清洗后烘干待用。首先在平整桌面放置一张A4纸，校正KTQ‑Ⅱ可调节刮刀，将溶液滴到亚克力片表面，然后以匀速缓慢划过样品，形成平整涂层，最后将样品放置烘箱中烘干即可。因为发明材料价格低廉且制备方法简单，该薄膜在建筑、太阳能电池、太空建设领域中有广阔应用前景。

技术领域

一种掺杂ZrO₂粒子PDMS辐射制冷薄膜的制备方法，属于材料领域、能源领域，主要涉及环境温度的制冷问题，通过辐射制冷薄膜能够有效降低亚环境温度的能力。

背景技术

建筑中的冷热控制是人类追求舒适生活的需要考虑的重要话题。特别是就夏季制冷来说，目前，人们常见的制冷方式包括：蒸汽压缩制冷、吸收式制冷及商业空调制冷，虽然效果显著，但它们需要消耗大量能源，由此也会带来严重的环境污染问题。辐射制冷是通过辐射制冷薄膜将地球热量通过热辐射被动的散发到外太空的零耗能的技术，热辐射通过大气透明窗口（8-13μm）散发到外太空，而外太空温度约为2.7K，被认为理想散热器。在过去的十几年夜间辐射制冷已被广泛研究，它的应用性也得到了较好的验证。考虑到制冷需求通常在白天，因此，白天制冷更具有研究意义，同时也更具有挑战性。对辐射制冷器要求是仅仅在大气窗口选择发射，并且抑制除此波段以外的吸收或发射。一个好的设计或者材料可以实现令人满意的亚环境制冷效果，同时在晴朗无云的天气下净制冷功率可以达到100W/m²。因此，辐射制冷可能在建筑、太阳能电池、太空建设领域成为极具潜力的一项制冷技术。

发明内容

一种掺杂ZrO₂粒子PDMS辐射制冷薄膜的制备方法。所述的辐射制冷薄膜为计算PDMS和ZrO₂配比，利用刮涂法制得样品，样品展现出反射率为93.55%（0.3-1.35μm）和发射率为92.25%（3-25μm），其中辐射制冷薄膜实现白天最大平均温降为9.8℃，比商业白漆（广东三和化工，色号：40）涂料低4.4℃，夜间平均温降为2.9℃。最后进行了模拟房屋实验，结果表明，与商业白漆涂料相比，样品平均温降为4.2℃。因为发明材料价格低廉且制备方法简单，该薄膜在建筑物制冷中有广阔应用前景。

一种掺杂ZrO₂粒子PDMS辐射制冷薄膜的制备方法。该类油漆涂层制备方法，包含以下物质：PDMS溶液（A组分为PDMS、B组分为Sylgard 184硅橡胶两份试剂，上海德计商贸）、亚微米二氧化锆（河北华晟冶金）。其具体制备步骤如下：

（1）PDMS溶液制备：将PDMS加入到正己烷溶液中，磁力搅拌8-15min，形成均一溶液；

（2）涂层原液制备：将二氧化锆加入到步骤（1）的溶液中，再加入Sylgard 184硅橡胶固化剂，最后磁力搅拌，使其分散均匀，得到白色溶液；

（3）涂层成膜：将步骤（1）中的白色溶液滴到洗净的亚克力片表面，采用刮刀匀速刮涂溶液，形成平整涂层，最后将样品放置烘箱中，在90℃- 110℃，烘烤40-60min烘干即可得到掺杂ZrO₂粒子的PDMS辐射制冷薄膜。

所述的PDMS、Sylgard 184硅橡胶固化剂、ZrO₂的添加质量比为1-4：0.1-0.5：1。

步骤（2）中的ZrO₂的粒径为500-600nm。

步骤（3）中优选方案为烘烤温度100℃，烘烤时间50min。

所制备得到的掺杂ZrO₂粒子的PDMS辐射制冷薄膜中，ZrO₂粒子占PDMS辐射制冷薄膜体积的10%以下。