本发明专利技术公开了一种层状多孔辐射制冷薄膜及其制备方法，该制备方法包括步骤：在云母表面原位生长金属氧化物纳米棒；采用硅烷偶联剂对表面生长金属氧化物纳米棒的云母进行修饰处理后，将其加入有机分散剂中，并与纤维材料混合形成溶胶，真空抽滤，制得层状多孔辐射制冷薄膜。该层状多孔辐射制冷薄膜具有高反射率、高大气窗口发射率，辐射制冷性能优异，可应用于手机等电子产品的辐射制冷，能获得优异的辐射制冷效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于被动日间辐射制冷，具体涉及一种层状多孔辐射制冷薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、被动日间辐射冷却(pdrc)是一种无需外部能源输入即可实现的冷却技术。它通过反射太阳光(波长0.3～2.5μm)并通过大气的长波红外(lwir)透射窗(波长8～13μm)将热量辐射到寒冷的外太空，从而实现低于环境温度的降温效果。pdrc技术具有零能耗、零环境污染的特点，与传统冷却系统相比，它提供了一种革命性的冷却策略，有助于缓解全球变暖等主要问题。这种技术在建筑节能、个人热管理、太阳能电池冷却等多个领域展现出巨大的应用潜力。
2、目前针对被动辐射冷却材料的研究主要集中在多孔结构和聚合物-介电散射体复合材料等，太阳反射率通常是使用不同折射率的光散射材料形成多孔结构，对太阳光的多次散射来实现的。由于材料多孔结构内部的折射率与空气的射率不匹配，这会导致阳光进行反射或散射，因此，多孔结构材料在高性能日间辐射冷却中起着至关重要的作用。此外，为了提高中红外发射率，通常是引入具有显著折射率对比的介电颗粒到聚合物基体中来实现，它利用介电纳米颗粒或微球，例如sio2、tio2或al2o3在聚合物中随机分布，可以利用介电微球与空气的光阻抗匹配和中红外区域的偶极共振效应来提高发射率。
3、然而，随机分布的纳米微球散射能力有限，难以获得高反射率，而且介电散射体易团聚会导致材料的光学性能和力学性能严重下降。因此，研发并开发出光学性能优越且户外实用性强的辐射制冷材料具有重要意义。
技术实现思路
>1、有鉴于此，本专利技术的首要目的在于提供一种层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，在光滑的云母片上原位生长出金属氧化物纳米棒，并引入纤维材料与其结合在一起形成层状多孔结构，形成层状多孔辐射制冷薄膜，其具有高反射率和高大气窗口发射率，性能优越。2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术的一个方面首先提供了一种层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，包括以下步骤：
4、在云母表面原位生长金属氧化物纳米棒；
5、采用硅烷偶联剂对表面生长金属氧化物纳米棒的云母进行修饰处理后，将其加入有机分散剂中，并与纤维材料混合形成溶胶，真空抽滤，制得层状多孔辐射制冷薄膜。
6、通过在云母表面生长垂直、致密且非团聚的金属氧化物纳米棒，形成了不同光学性质的介质组成的光学结构，有效的对特定波段的辐射进行反射和吸收。此外，这些纳米棒由于其表面积和体积增强了对太阳光的后向散射能力，提高了对太阳光的反射。同时配合纤维材料形成层状多孔的结构，层状结构中的微孔通过界面散射也增强了对太阳光的反射能力，从而使得制得的层状多孔辐射制冷薄膜具有良好的辐射制冷效果。
7、本专利技术的另一个方面提供了一种层状多孔辐射制冷薄膜，该层状多孔辐射制冷薄膜采用上文所述的制备方法制得，由于其形成的特殊的结构，从而具有良好的辐射制冷效果。
8、本专利技术的有益效果：
9、1、本专利技术提供的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，在云母表面生长金属氧化物纳米棒阵列，并通过真空抽滤制得具有层状多孔结构的辐射制冷薄膜，其操作简单、原料易得，在一般化学实验室均能制得，易于推广。
10、2、本专利技术中制得的层状多孔辐射制冷薄膜，在云母的表面原位生长形成了垂直、致密、非团聚的金属氧化物纳米棒阵列，形成了由基质、纳米棒阵列和空气三种具有不同光学性质的介质组成的光学结构，从而有效的对特定波段的辐射进行反射和吸收。同时，这些纳米棒阵列由于其表面积和体积增强了对太阳光的后向散射能力，从而提高了对太阳光的反射。并且，配合纤维材料真空抽滤后形成层状多孔的结构，层状结构中的微孔通过界面散射进一步增强了对太阳光的反射能力，从而实现了很好的辐射制冷效果。
11、3、本专利技术中制得的层状多孔辐射制冷薄膜在紫外-可见-近红外波段具有极高的反射率，在红外波段具有较高的发射率，户外测试中亚环境冷却效果优异。
12、4、本专利技术中制备的层状多孔辐射制冷薄膜可应用于手机等电子产品辐射制冷领域，且具有优异的效果。
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【技术保护点】
1.一种层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为二氧化钛、氧化铁、氧化钴中的至少一种。
3.如权利要求2所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为二氧化钛，所述在云母表面原位生长金属氧化物纳米棒的步骤包括：
4.如权利要求3所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛种子层的制备是将云母粉加入二氧化钛前驱液中，于100～140℃水热反应14～18h后，反应物干燥后于空气氛围中，400～500℃煅烧4～8h制得的。
5.如权利要求4所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛前驱液中包括二氧化钛前驱体和酸催化剂；
6.如权利要求3所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，钛片的质量为4～6g；所述反应溶液中三聚氰胺、硝酸和双氧水的添加量分别为0.2～0.8g、0.5～3.5mL和50～200mL。
7.如权利要求1所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述修饰处理的步骤如下：
8.如权利要求1所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述纤维材料为芳纶纤维或碳纤维，所述纤维材料的添加量为1～3g。
9.如权利要求1所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述有机分散剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺或甘油，所述有机分散剂的体积为50～200mL。
10.一种层状多孔辐射制冷薄膜，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
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【技术特征摘要】
1.一种层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为二氧化钛、氧化铁、氧化钴中的至少一种。
3.如权利要求2所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为二氧化钛，所述在云母表面原位生长金属氧化物纳米棒的步骤包括：
4.如权利要求3所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛种子层的制备是将云母粉加入二氧化钛前驱液中，于100～140℃水热反应14～18h后，反应物干燥后于空气氛围中，400～500℃煅烧4～8h制得的。
5.如权利要求4所述的层状多孔辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛前驱液中包括二氧化钛前驱体和酸催化剂；
【专利技术属性】
技术研发人员：王振洋，张淑东，刘翠，李年，郭威，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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