一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜及其制备方法与应用，属于辐射制冷技术领域。为解决现有温度自适应辐射制冷系统结构复杂、隔热保温能力差的问题，本发明专利技术提供了一种智能辐射制冷复合膜，包括自上而下设置的隔热反射层和红外发射率智能调控复合层；红外发射率智能调控复合层包括自上而下设置的热致变色层、红外透明层和金属反射层。本发明专利技术通过调控8

【技术实现步骤摘要】
一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于辐射制冷
，尤其涉及一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]伴随着全球温室效应的加剧，节能环保技术的发展越来越受到重视。为减少传统制冷技术所带来的碳排放量，缓解全球气候变暖问题，辐射制冷技术被提出。辐射制冷技术原理是使用在0.3
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2.5μm波段具有高反射特性、在8
‑
13μm波段具有高发射特性的辐射制冷膜或涂层，将0.3
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2.5μm波段内的太阳光反射，同时利用地球大气层对8
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13μm大气窗口波段内的红外辐射具有高透射率的特性，使地球物体热量辐射到太空中从而降低温度。这种被动制冷技术可广泛应用于建筑物、车辆、纺织品等领域，大大降低能耗，提高温度舒适度。
[0003]近些年来，尽管辐射制冷技术得到了快速发展，相继出现了多种结构和材质的辐射制冷膜或涂层，但是在实际应用上仍存在一些不足。
[0004]首先，目前的辐射制冷膜主要是静态的，即一旦成形后，其在大气窗口波段的红外发射率是固定的，不能随着昼夜、季节和地理位置的变化而进行调节。而在昼夜温差较大的地区或冬季等情况下，当环境温度已经降低到较低温度时，静态的辐射制冷系统由于会继续制冷而导致过度制冷问题，反而需要额外增加供暖的能源消耗。因此，研发辐射制冷功能可随环境温度自适应调节的辐射制冷膜，即在高温环境下进行辐射制冷，在低温环境下不再进行辐射制冷的温度自适应性智能辐射制冷膜对辐射制冷技术的推广和实际应用有着重要的意义。
[0005]其次，目前绝大部分的辐射制冷膜，其自身的热阻较小，即隔热保温能力较差。辐射制冷膜在进行辐射制冷时，存在因外界高温环境通过与辐射制冷膜表面发生对流换热向辐射制冷系统传热而降低系统辐射制冷效率的问题。对于在低温环境下不再需要辐射制冷的情况，如果辐射制冷膜的隔热保温能力差，外界低温环境与辐射制冷膜之间的对流换热会进一步降低辐射制冷系统的温度。因此，增加辐射制冷膜自身的隔热保温能力，对于普通的静态辐射制冷膜或具有温度自适应性的智能辐射制冷膜都可以起到提高系统使用性能的作用。
[0006]针对上述问题，齐鲁工业大学专利技术了一种具有温度自适应性的辐射制冷系统，公告号为CN109945363B，该专利技术使用由石蜡相变材料制成的透射盖板作为辐射制冷开关层，置于普通静态辐射制冷层上方，透射盖板层和辐射制冷层之间留有空气层，共同构成温度自适应的辐射制冷系统。其原理是利用石蜡材料在相变前后的辐射透射率发生变化的特性，通过透射盖板的透射率变化来实现对系统辐射制冷功能的开关作用。但是，由于该系统使用的石蜡相变材料属于固
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液相变材料，在使用过程中容易出现液体石蜡泄露导致系统失效的问题，对系统结构的密封性要求高，同时该系统还需设置空气层，进一步增加了系统的复杂性。
[0007]因此，研发结构简单、适用性强、同时具有温度自适应调节功能和隔热保温功能的智能辐射制冷膜，以提高辐射制冷系统的环境适用性和保温性能是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]为解决现有温度自适应辐射制冷系统结构复杂、相变材料容易泄露失效的问题，以及现有辐射制冷系统自身隔热保温能力差的问题，本专利技术提供了一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜及其制备方法与应用。
[0009]本专利技术的技术方案：
[0010]一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜，包括自上而下设置的隔热反射层和红外发射率智能调控复合层；所述红外发射率智能调控复合层包括自上而下设置的热致变色层、红外透明层和金属反射层；所述隔热反射层为在太阳光波段和8
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13μm红外波段具有高透射率的材料制备的多孔结构；所述热致变色层中的热致变色材料包括VO2；所述红外透明层为在8
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13μm波段具有高透射率的材料制备的薄层。
[0011]进一步的，所述隔热反射层中在太阳光波段和8
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13μm红外波段具有高透射率的材料为聚乙烯PE、聚丙烯PP或聚酯PET；所述隔热反射层的厚度为100μm～10mm。
[0012]进一步的，所述隔热反射层为多孔聚乙烯气凝胶PEA；
[0013]所述多孔聚乙烯气凝胶材料PEA的制备方法为：将高分子量聚乙烯、石蜡油和丁基化羟基甲苯按质量比0.45～0.50:99.30～99.35:0.20混合后置于密闭容器中，150℃温度下搅拌至聚乙烯溶解，将所得均匀溶液倒入模具并置于5℃水浴中，通过热致相分离工艺得到聚合物凝胶，用己烷置换所得聚合物凝胶中的石蜡油，再用乙醇置换聚合物凝胶中的己烷，干燥后得到多孔聚乙烯气凝胶材料PEA，所述多孔聚乙烯气凝胶材料PEA的孔隙率不低于90％，孔径大小为3μm～8μm。
[0014]进一步的，所述热致变色层中的热致变色材料还包括与VO2掺杂的W
6+
、Mo
6+
、Nb
5+
、F
‑
、Ge
4+
、Fe
2+
、Au
+
、Cu
2+
、Ga
4+
、Ta
5+
、Ru
4+
、Al
3+
、Fe
3+
或Cr
3+
中的一种或几种；所述热致变色层的厚度为1nm～50μm。
[0015]进一步的，所述红外透明层中在8
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13μm波段具有高透射率的材料为ZnSe、Si、Ge、KBr、GaAs、MgF2、PE、PP、PET或ZnS中的一种；所述红外透明层的厚度为10nm～1000μm。
[0016]进一步的，所述金属反射层为金属薄膜或金属薄板，所述金属反射层中的金属为Ag、Al、Au、Cu或W中的一种；所述金属反射层的厚度为50nm～1mm。
[0017]一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜的制备方法，步骤如下：
[0018]步骤一、以金属反射层为基底，将在8
‑
13μm波段具有高透射率的材料施覆于金属反射层表面，得到与金属反射层相结合的红外透明层；
[0019]步骤二、在所得红外透明层的表面施覆热致变色材料得到热致变色层；
[0020]步骤三、将隔热反射层盖装在热致变色层上，得到智能辐射制冷复合膜。
[0021]进一步的，步骤一所述施覆方法为真空蒸镀法或空气喷涂法。
[0022]进一步的，步骤二所述热致变色层为薄膜层或粒子系涂层；所述薄膜层的施覆方法为化学气象沉积法、溶胶
‑
凝胶法、真空蒸镀法或磁控溅射法；所述粒子系涂层的施覆方
法为将热致变色材料分散至在太阳光波段和8
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13μm红外波段具有高透射率的基质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜，其特征在于，包括自上而下设置的隔热反射层和红外发射率智能调控复合层；所述红外发射率智能调控复合层包括自上而下设置的热致变色层、红外透明层和金属反射层；所述隔热反射层为在太阳光波段和8
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13μm红外波段具有高透射率的材料制备的多孔结构；所述热致变色层中的热致变色材料包括VO2；所述红外透明层为在8
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13μm波段具有高透射率的材料制备的薄层。2.根据权利要求1所述一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜，其特征在于，所述隔热反射层中在太阳光波段和8
‑
13μm红外波段具有高透射率的材料为聚乙烯PE、聚丙烯PP或聚酯PET；所述隔热反射层的厚度为100μm～10mm。3.根据权利要求2所述一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜，其特征在于，所述隔热反射层为多孔聚乙烯气凝胶PEA；所述多孔聚乙烯气凝胶材料PEA的制备方法为：将高分子量聚乙烯、石蜡油和丁基化羟基甲苯按质量比0.45～0.50:99.30～99.35:0.20混合后置于密闭容器中，150℃温度下搅拌至聚乙烯溶解，将所得均匀溶液倒入模具并置于5℃水浴中，通过热致相分离工艺得到聚合物凝胶，用己烷置换所得聚合物凝胶中的石蜡油，再用乙醇置换聚合物凝胶中的己烷，干燥后得到多孔聚乙烯气凝胶材料PEA，所述多孔聚乙烯气凝胶材料PEA的孔隙率不低于90％，孔径大小为3μm～8μm。4.根据权利要求1
‑
3任一所述一种具有温度自适应性和隔热保温功能的智能辐射制冷复合膜，其特征在于，所述热致变色层中的热致变色材料还包括与VO2掺杂的W
6+
、Mo
6+
、Nb
5+
、F
‑
、Ge
4+
、Fe
2+
、Au
+
、Cu
2+
、Ga
4+
、Ta
5+
、Ru
4+
、Al
3+
、Fe
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢银模，谭建宇，孙克伟，张晓月，来庆志，王方舟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：