【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热管理材料，尤其涉及一种电控制辐射制冷-制热涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
1、全球变暖与能源枯竭是当今世界面临的两个严峻的问题。随着全球经济的飞速发展以及世界人口的快速增长，能源消耗和环境污染加剧等问题日益突出。据统计，应用于建筑物降温和加热所消耗的能源占全球能源消耗的30％以上，由此造成的二氧化碳等温室气体的排放占全球总温室气体排放总量的10％。过度的能源消耗和日益严重的环境破坏迫使研究人员不断寻找更清洁、更有效的建筑物热管理方法。
2、电致变色是指在外加电压的驱动下，引起材料可逆的氧化或还原反应，导致其颜色改变的现象。电致变色技术可以自主调节材料的光学属性(透射、反射、吸收等)，近年来被广泛应用于防眩目后视镜、智能显示、节能玻璃等领域。虽然电致变色涂层应用于建筑节能领域的智能窗已经被广泛报道，但是这些智能窗仍然有需要提升的地方，例如，单纯的电压切换只能调节涂层的透光率，导致涂层的光学性质调控范围不够广。制冷状态需要较高的红外发射率，这与制热状态是相反的，目前的智能窗智只能实现单一制冷或单一加热，而难以兼具二者的性能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电控制辐射制冷-制热涂层及其制备方法和应用。本专利技术提供的电控制辐射制冷-制热涂层可以实现对建筑物的降温和升温，从而实现对建筑物的全年动态热管理。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种电控制辐射制冷-制热
4、优选地，所述电致变色层中纤维素纳米晶与导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的质量比为(75～40):(25～60)。
5、优选地，所述凝胶电解质层中无水高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯与碳酸丙烯酯的质量比为(1～2):(2～4):(7.6～15.2)。
6、优选地，所述结构色层的颜色包括绿色、橙色或红色。
7、本专利技术提供了以上技术方案所述电控制辐射制冷-制热涂层的制备方法，包括以下步骤：
8、将第一纤维素纳米晶水分散液、导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸水溶液与二甲基亚砜混合，得到第一混合料；
9、将所述第一混合料涂覆在导电玻璃上，干燥成膜，得到电致变色层；
10、将第二纤维素纳米晶水分散液与二甲基亚砜混合，得到第二混合料；
11、将所述第二混合料涂覆在导电玻璃上，干燥成膜，得到结构色层；
12、将无水高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙烯酯混合，加热搅拌，得到凝胶电解质；
13、将所述凝胶电解质涂覆至电致变色层表面，在形成的凝胶电解质层的表面再贴覆结构色层，封装得到所述电控制辐射制冷-制热涂层。
14、优选地，所述第一纤维素纳米晶水分散液的质量浓度为3％；所述导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸水溶液的质量浓度为0.8～1.5％。
15、优选地，所述第一纤维素纳米晶水分散液与二甲基亚砜的用量比为(1～2)g:(10～20)μl。
16、优选地，所述第二纤维素纳米晶水分散液的质量浓度为3～6％；所述第二纤维素纳米晶水分散液与二甲基亚砜的用量比为1g:(10～20)μl。
17、优选地，所述加热搅拌的加热温度为65～70℃，搅拌时间为4～7h。
18、本专利技术提供了以上技术方案所述电控制辐射制冷-制热涂层或以上技术方案所述制备方法制备得到的电控制辐射制冷-制热涂层在建筑物全年全天候动态热管理中的应用。
19、本专利技术提供了一种电控制辐射制冷-制热涂层，包括凝胶电解质层，和复合在所述凝胶电解质层两侧表面的电致变色层和结构色层；所述电致变色层为纤维素纳米晶与导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸共组装形成的膜层，所述结构色层为纤维素纳米晶自组装形成的膜层，所述凝胶电解质层为无水高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙烯酯形成的凝胶层。在本专利技术中，由纤维素纳米晶自组装形成的结构色层具有左旋手性向列型液晶结构，可以选择性的反射左旋圆偏振光，并且纤维素纳米晶作为纳米纤维素的一种，具有高的红外发射率，因此所述结构色层具有辐射制冷性能；在本专利技术中，导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸与纤维素纳米晶共组装形成的电致变色层具有优良的光热转换性能；在本专利技术中，由无水高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙烯酯形成的凝胶电解质层在电致变色过程中起到传递电荷的作用。本专利技术将纤维素纳米晶自组装的结构色与导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸与纤维素纳米晶共组装的电致变色性能结合，在外加电压的作用下，电致变色层可以实现深蓝(着色态)-透明(褪色态)的转变，具体地，在电致变色过程中，电致变色层着色时，显示聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的深蓝色，由于其固有的光热转换性能，引起涂层表面温度的升高；褪色时，显示纤维素纳米晶自组装涂层的结构色，由于其辐射制冷性能，造成表面温度的降低。
20、本专利技术提供的电控制辐射制冷-制热涂层在电致变色着色态时，涂层的表面温度比环境温度升高15℃，在自然阳光辐照下显示出光热转换性能；褪色态时，涂层在太阳光波段(0.3μm～2.5μm)的反射率高达0.91，在红外波段(8～13μm)的发射率高达0.94，表面温度比环境温度低10℃，显示出辐射制冷性能。本专利技术将电致变色技术与辐射制冷二者相结合，通过调控电压(连接直流电源，设置输出电压和电流；再转换正负极调节相反的电压和电流)，来实现涂层的辐射制冷和光热转换作用的可逆切换，从而达到建筑物冷却和加热的目的，可以实现对建筑物的全年动态热管理。
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1.一种电控制辐射制冷-制热涂层，其特征在于，包括凝胶电解质层，和复合在所述凝胶电解质层两侧表面的电致变色层和结构色层；所述电致变色层为纤维素纳米晶与导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸共组装形成的膜层，所述结构色层为纤维素纳米晶自组装形成的膜层，所述凝胶电解质层为无水高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙烯酯形成的凝胶层。
2.根据权利要求1所述的电控制辐射制冷-制热涂层，其特征在于，所述电致变色层中纤维素纳米晶与导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的质量比为(75～40):(25～60)。
3.根据权利要求1所述的电控制辐射制冷-制热涂层，其特征在于，所述凝胶电解质层中无水高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯与碳酸丙烯酯的质量比为(1～2):(2～4):(7.6～15.2)。
4.根据权利要求1所述的电控制辐射制冷-制热涂层，其特征在于，所述结构色层的颜色包括绿色、橙色或红色。
5.权利要求1～4任意一项所述电控制辐射制冷-制热涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述第一纤维素纳米晶水分散液与二甲基亚砜的用量比为(1～2)g:(10～20)μL。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二纤维素纳米晶水分散液的质量浓度为3～6％；所述第二纤维素纳米晶水分散液与二甲基亚砜的用量比为1g:(10～20)μL。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌的加热温度为65～70℃，搅拌时间为4～7h。
10.权利要求1～4任意一项所述电控制辐射制冷-制热涂层或权利要求5～9任意一项所述制备方法制备得到的电控制辐射制冷-制热涂层在建筑物全年全天候动态热管理中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种电控制辐射制冷-制热涂层，其特征在于，包括凝胶电解质层，和复合在所述凝胶电解质层两侧表面的电致变色层和结构色层；所述电致变色层为纤维素纳米晶与导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸共组装形成的膜层，所述结构色层为纤维素纳米晶自组装形成的膜层，所述凝胶电解质层为无水高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙烯酯形成的凝胶层。
2.根据权利要求1所述的电控制辐射制冷-制热涂层，其特征在于，所述电致变色层中纤维素纳米晶与导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的质量比为(75～40):(25～60)。
3.根据权利要求1所述的电控制辐射制冷-制热涂层，其特征在于，所述凝胶电解质层中无水高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯与碳酸丙烯酯的质量比为(1～2):(2～4):(7.6～15.2)。
4.根据权利要求1所述的电控制辐射制冷-制热涂层，其特征在于，所述结构色层的颜色包括绿色、橙色或红色。
5.权利要求1～4任意一项所述电...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴杨，冯凯，裴小维，周峰，
申请(专利权)人：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室，
类型：发明
国别省市：
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