[发明专利]具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素原料溶解于溶解液中，得到纤维素溶液；(2)将纤维素溶液进行自组装，使纤维素分子链能够沿电场方向有序排列，从而获得各向异性结构。然后清洗并干燥；(3)将疏水整理剂涂覆在具有各向异性结构的纤维素材料的表面，干燥后即得所述的具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料。本发明的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料具备优异的可见‑近红外高反射率、以及大气窗口(8～13μm)中红外强辐射的光谱选择特性，进而可以实现在太阳光照下高效的辐射制冷。

技术领域

本发明涉及天然高分子材料的辐射制冷功能技术领域，尤其涉及一种具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料及其制备方法。

背景技术

很多领域在夏日里都面临着严峻的高温考验，包括建筑、工业、光伏组件及系统、户外用品、机械设备等。然而大部分降温技术都需要消耗一定的电能，且有大量气体排放，造成温室效应。

日间被动辐射制冷材料利用其对太阳光的高反射率和在大气窗口(8～13μm)的中红外高发射率，能将热量以辐射的方式从大气窗口传递至外太空，进而达到降温的效果且不需要任何能量输入。这种材料的普及能够有效减少目前空调等制冷设备的使用以及电能的消耗，有助于节能环保。因此日间被动辐射制冷材料已经成为热门的研究方向。

申请号为202010384286.3的中国发明专利文献公开了一种低成本可大面积应用的辐射制冷薄膜，其可以实现低于室外8℃左右的降温效果，其主要利用金属银层来作为反射层，同时引入无机粒子与有机物的混合，最终实现日间辐射制冷的目的。

而申请号为202010559925.5的中国发明专利文献公开了一种采用多刻蚀双旋涂真空热固化工艺，制备得到具有微纳米光子结构的辐射冷却薄膜。该薄膜具有太阳光高反射率，且在大气窗口波段具有较高的辐射率，光照条件下最多可比周围环境低10℃。

但是，普通的日间被动辐射降温材料大多数是高分子聚合物，不可再生，且需要使用有机溶剂，或设计结构复杂，大多需要金属层作为反射层，成本高。

纤维素，是人类最宝贵的天然可再生资源，纤维素的应用可有效解决石油资源短缺、环境污染等问题。

因此基于纤维素构筑一种具有高度光谱选择性的日间辐射制冷材料很有必要。

发明内容

本发明提供了一种具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料的制备方法，制备的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料微结构长程有序，使用性能稳定，寿命长，制冷效果好。

本发明的技术方案如下：

一种具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纤维素原料溶解于溶解液中，得到纤维素溶液；

(2)将纤维素溶液进行自组装，使纤维素分子链能够沿某一方向有序排列，从而得到具有各向异性结构的纤维素材料，然后清洗并干燥；

(3)将疏水整理剂涂覆在具有各向异性结构的纤维素材料的表面，干燥后即得所述的具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料。

所述的溶解液为NMMO水溶液、氯化锂(LiCl)/N,N-二甲基甲酰胺(DMAC)体系、碱/尿素体系和碱/硫脲体系中的至少一种。

优选的，所述的溶解液为碱/尿素体系；所述的碱/尿素体系的溶液中，碱的浓度为4-12wt％，尿素的浓度为4-16wt％。

进一步优选的，所述的碱为氢氧化钠。

优选的，所述的纤维素溶液中，纤维素的浓度为2-8wt％；进一步优选为2-6wt％。