[发明专利]一种室外辐射热管理微纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种室外辐射热管理微纳米纤维膜，包括保温层和散热层，所述保温层为沉积有金属层的纳米纤维膜，散热层为掺有相变亚微米级球体和纳米级球体的纳米纤维膜，通过简单的翻面，最终得到具有保温、散热功能的超薄热辐射管理纤维膜，当保温面朝外时，纤维膜处于保温模式，当散热面朝外时，纤维膜处于散热模式。本发明不仅保温/降温效果好，且所用原料价廉易得，制备方法简单，可应用于大面积保暖和降温。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种室外辐射热管理微纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着生活水平的不断提高，人们对于服装的冷热舒适性和轻薄需求越来越高。室外热管理主要是以调控室外人体与环境的热交换方式实现对人体的热管理，包括保温和散热，其中室外热来源主要为太阳光的吸收，室外人体的散热途径有热传导、热对流和热辐射。传统的室外热管理材料主要依赖于热传导和对流方式实现，如低热导率的厚款羽绒服、高对流的鼓风衬衣等，存在材料较厚，能耗高、效率低等缺陷，而通过热辐射调节的较少。

据了解，在300K温度下，人体一般辐射率＞0.85，对应的净辐射散热功率达150W/m²，占据65%的散热量。且由于大气窗口的存在，辐射散热是室外人体散热的重要途径。

传统的辐射热管理面料仅具备保温或者散热其中的一个功能，难以适应由于室外温度受太阳光照、大气窗口、风速等各方面因素影响所发生的巨大变化，因此，对于室外个人防护的需求不仅仅停留在单一功能的个人热管理材料，对于单一织物实现多功能个人热管理的需求日益增长。

发明内容

本发明针对本专利针对传统织物保温/散热功能单一、辐射热管理织物仅适用于室内的缺陷，设计出一种适用于室外的由单一纤维膜来实现人体散热与保温的材料。采用静电纺丝、溶液法、沉积法将保温层和散热层制备到单一纤维膜中，结合被动保温和被动散热实现全天候保温/散热功能，保证高性能的同时降低成本，且容易制备。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明首先提供一种室外辐射热管理微纳米纤维膜，包括保温层和散热层，所述保温层为沉积有金属层的纳米纤维膜，散热层为掺有相变亚微米级球体和纳米级球体的纳米纤维膜，通过简单的翻面，最终得到具有保温、散热功能的超薄热辐射管理纤维膜。当保温面朝外时，纤维膜处于保温模式，当散热面朝外时，纤维膜处于散热模式。

具体的，所述相变亚微米级球体为相变微胶囊，壳材为SiO₂，芯材为正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷中的任意一种，粒径为0.2-0.8um。

具体的，所述纳米级球体为TiO₂、Al₂O₃、SiO、 SiC、BaSO₄中的任意一种。

本发明还提供上述室外辐射热管理微纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

1）保温层制备：配制高聚物纺丝液Ⅰ，通过静电纺丝沉积一层纳米纤维膜，放入烘箱烘干；采用低温磁控溅射技术在上述烘干纤维膜的一面沉积一层金属膜，而后浸渍于溶液中，置换反应后取出用去离子水清洗，而后用氮气吹干，得到保温层；

2）散热层制备：配制高聚物纺丝液Ⅱ，通过静电纺丝在保温层远离Zn-Cu膜的一侧沉积一层纳米纤维膜；

3）放入烘箱烘干，得到得到保温层和散热层分布于两侧的纤维膜。

优选的，步骤1）中高聚物纺丝液Ⅰ的配制方法如下：称取高聚物溶解于溶剂中，通过磁力搅拌分散均匀。

具体的，所述高聚物浓度为2-20%。所述高聚物为PS、PVC、PMMA中的任意一种，所述溶剂为THF、DMF、DMAc、甲苯中的任意一种或两种以上的混合。