【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑热管理领域，具体涉及一种用于高效制冷的热管理材料及其制备方法，高效制冷效果源于海绵的红外辐射选择性和低热导特性。
技术介绍
1、建筑暴露于阳光底下，吸收大量的太阳辐射和环境红外辐射，使得主动热管理技术消耗大量的能源，并伴随着大量温室气体的排放，建立被动式的热管理技术将有力缓解这一现状。辐射制冷技术近年来获得广泛关注，其通过反射几乎全部的太阳光、增强大气窗口红外发射（8-13 μm）的方式被动地降低建筑等室外物体的温度，以达到减少热管理能源消耗的目的。从基本的散热方程来说：
2、pcool(t)=prad(t)-patm(tamb)-psun-pcond+conv(t)
3、其中pcool(t)为辐射制冷功率密度，prad(t)为物体的红外辐射功率密度，patm(tamb)为大气红外辐射功率密度，psun为吸收的太阳辐射功率密度，pcond+conv(t)为热量通过热传导和热对流方式从空气进入物体的功率密度，t为物体的温度，tamb为室温。
4、当辐射制冷材料具有选择性红外发射率和低热导率时（即仅在大气窗口处具有高的红外发射率，非大气窗口区由于低红外发射率而减少大气红外辐射（即patm(tamb)）的吸收，低热导可以减少环境热量通过对流和传导侵入材料中），制冷性能进一步提升。
5、现有文献报导的选择性辐射制冷材料，如聚甲醛、聚氧化乙烯、氧化硅等，由于内部存在对称性较好的分子结构，红外共振模式较少，其表现出选择性红外发射的特性。为了满足高太阳光谱反射率的特征，这些材料
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有高太阳光谱反射率、选择性红外发射和低热导率的辐射制冷材料，有效实现被动降温，并进一步提升制冷效果，使得建筑表面实现更低温的状态，进而减少室内主动式热管理设备的使用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种通过低温析出法和溶剂交换法制备选择性辐射海绵的方法，构建具有功能完整性和制冷效果提升的海绵，兼具选择红外发射率、高太阳光谱反射率、低热导率，用于高效建筑制冷。该海绵具有选择性红外发射率和低热导的特性，即仅在大气窗口处具有高的红外发射率，非大气窗口区由于低红外发射率而减少环境红外辐射的吸收，低热导可以减少环境热量通过对流和传导侵入材料中，从而实现高效制冷。
3、具体的，本专利技术提出一种面向高效制冷应用的选择性辐射制冷海绵，其制备方法包括：
4、1）将选择性红外发射聚合物溶解于良性溶剂中形成均一的溶液；
5、2）将步骤1）获得的均一溶液放置于低温环境中，使得良性溶剂转化成固态，进而使聚合物从溶剂中析出，形成由聚合物-固体溶剂组成的块体；
6、3）将步骤2）形成的块体在低温环境中直接浸泡于不良溶剂中，使得块体中的良性溶剂分子溶解于不良溶剂中，进而使之完全转变为由聚合物和不良溶剂组成的凝胶块体，然后干燥，得到选择性辐射制冷海绵。
7、上述选择性辐射制冷海绵制备工艺为低温析出法和溶剂交换法（图1），其中所述良性溶剂和不良溶剂均是针对选择性红外发射聚合物而言。步骤1）中所述选择性红外发射聚合物，如聚甲醛、聚氧化乙烯等，溶解于良性溶剂中，溶解温度保持在45℃-80℃范围，溶解浓度为6%-12%的质量分数。对于聚甲醛，其良性溶剂例如六氟异丙醇；对于聚氧化乙烯，其良性溶剂例如去离子水、乙醇。
8、上述步骤2）中，优选地，将获得的均一溶液放置于-16℃至-5 ℃的低温环境中，使得良性溶剂转化成固态，进而使聚合物从溶剂中析出，形成由聚合物-固体溶剂组成的块体。
9、上述步骤3）中，优选地，将块体浸泡于凝固点低于-16℃的不良溶剂中，使得块体中的良性溶剂分子溶解于不良溶剂中，浸泡时间2-3天后，块体材料完全转变为由聚合物和不良溶剂组成的凝胶块体，进而在60℃-100℃烘箱中常压干燥即可。所述不良溶剂的凝固点低于-16℃，例如乙醇、四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺（dmf）等。
10、本专利技术获得的海绵由微米级颗粒组成，颗粒相互连接形成块体，且具有较高孔隙率。海绵的微观结构形成了强烈的米氏散射作用，进而形成高太阳光谱反射率；其分子结构的强对称性，形成了选择性红外发射率，在大气窗口（8-13μm）处具有高的红外发射率；海绵的多孔结构形成了低热导率的特性。
11、本专利技术通过低温析出法和溶剂交换法制备的选择性辐射制冷海绵具有高太阳光谱反射率、选择性红外发射率、低热导的特性，可以实现高效制冷；且由于内部颗粒的相互黏连特性，具有较高的力学强度，是适用于建筑等物体的理想热管理材料。而且其制备方法简单易行，安全可靠，适合规模化应用。
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1.一种选择性辐射制冷海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述选择性红外发射聚合物为聚甲醛或聚氧化乙烯，溶解温度保持在45℃-80℃范围内，溶解浓度为6%-12%的质量分数。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述选择性红外发射聚合物为聚甲醛，其良性溶剂为六氟异丙醇；或者，所述选择性红外发射聚合物为聚氧化乙烯，其良性溶剂为去离子水或乙醇。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述低温环境是指-16℃至-5℃的低温环境，低于良性溶剂的凝固温度。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）将块体直接浸泡于凝固点低于-16℃的不良溶剂中，浸泡2-3天。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述不良溶剂选自乙醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述干燥是在60℃-100℃烘箱中常压干燥。
8.根据权利要求1
9.如权利要求8所述的选择性辐射制冷海绵，其特征在于，所述选择性辐射制冷海绵在大气窗口8-13μm处具有选择性红外发射率。
10.权利要求8所述的选择性辐射制冷海绵作为热管理材料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种选择性辐射制冷海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述选择性红外发射聚合物为聚甲醛或聚氧化乙烯，溶解温度保持在45℃-80℃范围内，溶解浓度为6%-12%的质量分数。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述选择性红外发射聚合物为聚甲醛，其良性溶剂为六氟异丙醇；或者，所述选择性红外发射聚合物为聚氧化乙烯，其良性溶剂为去离子水或乙醇。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述低温环境是指-16℃至-5℃的低温环境，低于良性溶剂的凝固温度。
5.如权利要求1所述的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹如强，王培民，覃木林，申正会，贾凯航，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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