[发明专利]一种超疏水辐射自降温材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水辐射自降温材料及其制备方法。其特征是首先把三元乙丙橡胶(EPDM)和疏水二氧化硅(SiO₂)均匀共混于溶剂中得到EPDM/SiO₂悬浮液；然后浇铸于玻璃片上刮涂成膜，再把其放置于非溶剂中发生溶剂交换；待溶剂交换结束后，取出薄膜，干燥，得到具有多孔结构的复合材料。该方法制备的复合材料与水滴的接触角大于150°，具有较高的反射率和发射率，易大面积生产，适用于需要降温的多种领域。

技术领域

本发明属于降温材料制备技术领域，特别涉及一种超疏水辐射自降温材料的制备方法。

背景技术

近年来气候变化引起了全球变暖，自然灾害频发，对我们的生存环境造成了较大影响。尤其是在炎热的夏季气温逐年升高，人们通常采用降低周围环境温度的办法来保持舒适。常用的降温方式是空调，而空调的使用会消耗大量的电能，空调系统中的制冷剂也会加剧温室效应和气温上升。因此，一种可持续发展的高效制冷方式对于解决全球变暖的问题尤为重要。

具有在太阳光波段(0.3-2.5μm)高反射率同时在大气透明窗口(8-13μm)高发射率的辐射自降温材料作为一种可持续发展的制冷材料，对于解决全球气候变暖问题、增加人类生存舒适度发挥着重要的作用。该制冷方式利用清洁环保的外太空作为天然冷源，不需要消耗电能，通过在太阳光波段反射太阳光和在大气透明窗口把多余的热量辐射出去的方式实现，成为材料科学领域的研究热点。

随着研究的深入及对降温材料要求的提高，研究者发现辐射自降温材料在使用中存在的最大问题是其长期暴露在外界使用环境中时，雨水冲刷、灰尘堆积、阳光照射等复杂环境会破坏材料的微观结构，使其反射率下降从而引起降温效率降低。

发明内容

本发明一种超疏水辐射自降温材料的制备方法，通过溶剂交换法制备EPDM/SiO₂多孔材料，通过调控材料的内部微观结构和表面形貌以实现超疏水辐射自降温材料的制备，解决了现有技术中存在的辐射自降温材料由于反射率下降引起的降温效率降低的问题。

本发明采用以下技术方案：

经大量实验得出，与水滴的接触角大于150°，滚动角小于5°的超疏水材料可以解决辐射自降温材料由于反射率下降引起的降温效率降低的问题。若赋予辐射自降温材料超疏水特性使其具有自清洁功能，即超疏水辐射自降温材料，可以保持辐射自降温材料的光学稳定性，提升其在外界环境中的稳定性。

一种超疏水辐射自降温材料及其制备方法：一种超疏水辐射自降温材料及其制备方法，把EPDM和SiO₂均匀共混于溶剂中得到悬浮液；采用刮涂法在玻璃片上刮涂成膜，然后把其放置于非溶剂中发生溶剂交换；待溶剂交换结束后，取出薄膜并干燥，获得具有多孔结构的复合薄膜。

制备EPDM/SiO₂悬浮液的步骤为：称取一定质量的EPDM溶解于溶剂中使EPDM完全溶解，然后再加入一定浓度的SiO₂，搅拌均匀。

EPDM在溶液中的浓度为4％～12％，SiO₂的浓度为5％～15％。

选用乙醇、正丁醇、叔丁醇等常见溶剂作为溶液的非溶剂。

溶剂交换时间为2～9h，交换完成后薄膜会由半透明完全变为白色。

薄膜放置于室温，干燥时间为2～6h，温度越高所需要的干燥时间越短。

溶剂交换过程产生的多孔结构对太阳光的平均反射率大于90％，在大气透明窗口的平均发射率大于88％，其表面与水滴接触角大于150°。

本发明的积极进步效果在于：