【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及輻射制冷材料和超雙疏材料領(lǐng)域，具體涉及一種超雙疏輻射制冷材料的制備方法。
技術(shù)介紹
1、近年來，全球變暖導(dǎo)致地球溫度持續(xù)上升，城市熱島效應(yīng)加劇，特別是在炎熱的夏天，強烈的太陽輻射導(dǎo)致地面溫度急劇升高，加劇了人類對空調(diào)等電力系統(tǒng)的依賴，大大加劇了能源消耗并產(chǎn)生大量的溫室氣體排放，加劇了氣候變化和全球變暖。因此，發(fā)展更加環(huán)保節(jié)能的制冷技術(shù)對緩解能源危機和氣候變化具有重要意義。
2、零能耗、零污染的被動式日間輻射冷卻(pdrc)被認為是取代傳統(tǒng)電冷卻的最可行的解決方案之一。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量總是會自發(fā)地從高溫物體的表面轉(zhuǎn)移到低溫物體的表面，這個過程是不可逆，自然界的熱傳遞一共具有三種形式，其中包括熱傳導(dǎo)、熱對流以及熱輻射。熱輻射根本上是由物質(zhì)的能級躍遷產(chǎn)生的，對于任何溫度大于0k的物體，均可通過發(fā)射電磁波來實現(xiàn)熱輻射過程。輻射制冷材料能高效地反射0.3-2.5μm波長的太陽光，并且可通過8-13μm的“大氣透明窗口”將自身熱量以電磁波的方式發(fā)射到寒冷的外太空(3k)，從而實現(xiàn)一種零能耗的降溫方式。
3、然而，這些輻射制冷材料由于表面濕潤性的原因，灰塵和污染物顆粒很容易在表面粘附導(dǎo)致太陽光譜反射率低、熱發(fā)射率減少，嚴重影響其輻射制冷性能。僅具有超疏水的自清潔性能的輻射制冷材料依然很容易被實際環(huán)境中的低表面能污染物污染，例如油污、鳥糞等，且低表面能污染物甚至因為具有高太陽光譜吸收率而促使溫度上升，使輻射制冷材料失去其制冷性能。為了使輻射制冷材料在復(fù)雜的環(huán)境中超疏大部分低表面能污染物，亟需設(shè)計出一
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提出了一種超雙疏輻射制冷材料的制備方法，該方法簡單高效、成本低、性能好、可大規(guī)模生產(chǎn)，所制備的材料兼具高反射率和高發(fā)射率的同時，具有優(yōu)異的自清潔疏液性能，在復(fù)雜環(huán)境中具有良好耐候性，同時解決了輻射制冷材料反射率低和自清潔性能差的問題。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：
3、本專利技術(shù)第一方面提供了一種超雙疏輻射制冷材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將聚偏氟乙烯-六氟丙烯溶于丙酮后加入氧化鋁分散液制得輻射制冷材料基液；
5、(2)將異丙醇、水、二氧化硅混合制成a液，將硅酸四乙酯、鹽酸、乙醇混合制成b液，a液和b液混合后制備得到超雙疏噴涂液；
6、(3)將輻射制冷材料基液使用刮涂法得到輻射制冷基材后，通過噴涂法將超雙疏噴涂液噴涂到輻射制冷基材上制得超雙疏輻射制冷材料。
7、優(yōu)選地，所述氧化鋁分散液中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)為4-6wt％，分散介質(zhì)為質(zhì)量比1:(0.5-1.5)的乙醇和超純水；進一步優(yōu)選地，所述氧化鋁分散液中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)為5wt％，分散介質(zhì)為質(zhì)量比1:1的乙醇和超純水。
8、優(yōu)選地，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮和氧化鋁分散液的分散介質(zhì)的質(zhì)量比為2:7:(3-5)；進一步優(yōu)選地，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮和氧化鋁分散液的分散介質(zhì)的質(zhì)量比為2:7:4。
9、優(yōu)選地，所述氧化鋁分散液中的氧化鋁顆粒的粒徑為250-350nm；所述二氧化硅的粒徑為25-35nm；進一步優(yōu)選地，所述氧化鋁分散液中的氧化鋁顆粒的粒徑為280-320nm；所述二氧化硅的粒徑為28-32nm。
10、優(yōu)選地，所述a液中二氧化硅的含量為1-10wt％，所述b液中硅酸四乙酯的含量為50-60wt％，所述a液和b液的質(zhì)量比為1：(0.3-0.7)。
11、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述刮涂法的刮涂的參數(shù)為30cm/min，刮涂距離為20cm。
12、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述噴涂法為：將超雙疏噴涂液置于0.3-0.5mpa的壓力下，先將輻射制冷基材放置在65℃的熱臺上加熱5分鐘，然后將噴筆調(diào)整到距離輻射制冷基材表面15cm處，噴筆角度與輻射制冷基材表面成60°，將溶液噴涂于基材表面。
13、優(yōu)選地，步驟(3)中，每平方厘米的輻射制冷基材上的超雙疏噴涂液的噴涂量為0.1-0.2g。
14、優(yōu)選地，步驟(3)中制得超雙疏輻射制冷材料后，通過氣相沉積進行表面氟硅烷修飾，最后洗滌、干燥。
15、進一步優(yōu)選地，所述表面氟硅烷修飾所使用的氟硅烷材料包括1h,1h,2h,2h-全氟癸基三氯硅烷。
16、氣相沉積氟化后接枝長鏈氟硅烷從而實現(xiàn)超雙疏效果，基底的大孔會使性能更好，其次，30nm氧化硅納米粒子以及水解后的硅酸四乙酯會增加基膜和整體的對太陽光的反射率以及紅外發(fā)射率，基底膜的大孔結(jié)構(gòu)使超雙疏結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定且長期有效，兩個功能層之間相輔相成。
17、進一步優(yōu)選地，所述表面氟硅烷修飾為：先將噴涂完成后的超雙疏輻射制冷材料和一開口容器一起置于密封環(huán)境下，然后在容器內(nèi)滴入1h,1h,2h,2h-全氟癸基三氯硅烷，抽真空，使超雙疏輻射制冷材料在真空密閉環(huán)境下室溫靜置10-20min。
18、本專利技術(shù)第二方面提供了一種超雙疏輻射制冷材料，由所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法制備得到。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
20、非溶劑水、乙醇、氧化鋁之間的比例以及氧化鋁粒徑的選擇是該輻射制冷材料高性能的關(guān)鍵，這樣的工藝會使鑄膜液形成均勻分散的多孔結(jié)構(gòu)。
21、本專利技術(shù)的基底膜的多孔結(jié)構(gòu)主要是起一個高反射率的作用(輻射制冷功能)；本專利技術(shù)的超雙疏機理是水解的硅酸四乙酯會與氧化硅納米粒子行成凸起的多氣孔結(jié)構(gòu)，氣相沉積氟化后接枝長鏈氟硅烷從而實現(xiàn)超雙疏效果，其中最關(guān)鍵的工藝是b液(硅酸四乙酯、異丙醇、乙醇、鹽酸)的用量，b液控制整個超雙疏行程的形態(tài)，包括最終的超雙疏性能以及機械性能。
22、本專利技術(shù)制得的超雙疏輻射制冷材料在太陽光波段有99％的反射率，在大氣窗口有97％的發(fā)射率，能在炎熱的天氣(≈35℃)下引起5℃的亞環(huán)境溫度下降，兼具高反射率和高發(fā)射率的同時，具有優(yōu)異的自清潔疏液性能，使其在復(fù)雜環(huán)境中具有良好耐候性，這種將輻射制冷與超雙疏自清潔特性相結(jié)合的超雙疏輻射制冷材料有望實現(xiàn)擴展生產(chǎn)，并可用于建筑物、車輛和其他地面物體，對緩解能源危機和氣候變化具有重要意義。
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1.一種超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述氧化鋁分散液中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)為4-6wt％，分散介質(zhì)為質(zhì)量比1:(0.5-1.5)的乙醇和超純水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮和氧化鋁分散液的分散介質(zhì)的質(zhì)量比為2:7:(3-5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述氧化鋁分散液中的氧化鋁顆粒的粒徑為250-350nm；所述二氧化硅的粒徑為25-35nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述A液中二氧化硅的含量為1-10wt％，所述B液中硅酸四乙酯的含量為50-60wt％，所述A液和B液的質(zhì)量比為1：(0.3-0.7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，每平方厘米的輻射制冷基材上的超雙疏噴涂液的噴涂量為0.1-0.2g。
7.根據(jù)權(quán)利要求
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述表面氟硅烷修飾所使用的氟硅烷材料包括1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述表面氟硅烷修飾為：先將噴涂完成后的超雙疏輻射制冷材料和一開口容器一起置于密封環(huán)境下，然后在容器內(nèi)滴入1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷，抽真空，使超雙疏輻射制冷材料在真空密閉環(huán)境下室溫靜置10-20min。
10.一種超雙疏輻射制冷材料，其特征在于，由權(quán)利要求1-9任一項所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法制備得到。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述氧化鋁分散液中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)為4-6wt％，分散介質(zhì)為質(zhì)量比1:(0.5-1.5)的乙醇和超純水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮和氧化鋁分散液的分散介質(zhì)的質(zhì)量比為2:7:(3-5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述氧化鋁分散液中的氧化鋁顆粒的粒徑為250-350nm；所述二氧化硅的粒徑為25-35nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏輻射制冷材料的制備方法，其特征在于，所述a液中二氧化硅的含量為1-10wt％，所述b液中硅酸四乙酯的含量為50-60wt％，所述a液和b液的質(zhì)量比為1：(0.3-0.7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏輻射制冷材...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李亞楠，柴陽，汪宇，金青青，
申請(專利權(quán))人：中山大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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