[發明專利]一種廣譜高發射顆粒材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202010295416.6
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN111471359A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 羅志堅;吳鐺;羅奧;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 湖南酷凌新材料科技有限公司
• 主分類號: C09D127/12
• 分類號: C09D127/12;C09D5/33;C09D7/61;C09D7/65;B32B7/12;B32B27/08;B32B27/20;B32B27/32;B32B27/36;B32B33/00
• 代理公司: 長沙中海宏圖專利代理事務所(普通合伙) 43224
• 代理人: 羅霞

本發明涉及一種廣譜高發射顆粒材料的制備方法及應用，其制備方法包括：1)制備硅前驅體和鋁前驅體；2)制備硅鋁酸鹽水合凝膠；3)硅鋁酸鹽水合凝膠水熱晶化；4)得到無功耗制冷粉體；5)制得無功耗制冷顆粒。本方法制備的廣譜高發射顆粒材料在無功耗制冷涂料領域，或者無功耗制冷薄膜領域中的應用。本發明方法制得的顆粒產品本身具備可見?近紅外高反射、中遠紅外高發射性能，相較于以上提到的輻射制冷材料，無需額外的結構設計就能實現較好的輻射制冷效果的廣譜高發射顆粒材料的制備方法；同時該材料具有獨特的微孔結構，具備一定的隔熱性能；而且原材料容易獲得、工藝簡單、生產成本較低。

技術領域

本發明涉及被動式無功耗制冷技術領域，特別指一種廣譜高發射顆粒材料的制備方法及應用。

背景技術

由科學家對大氣廣譜透過性的分析可知，大氣層對不同波長的電磁波有不同的透射率。透射率較高的波段稱為“大氣窗口”，例如：0.3～2.5μm、3.2～4.8μm、8～13μm等。其中8～13μm波段是人民最感興趣的，因為這個波段的透過率是最大的，同時常溫下的黑體輻射主要集中在這一波段。地表上的物體熱能就是通過輻射換熱的方式，將自身熱量以電磁波的形式，通過8～13μm的“大氣窗口”波段排放到溫度接近絕零度的外部太空，達到自身冷卻的目的。通常把這種完全以輻射方式將熱量釋放到宇宙空間的制冷方式成為“輻射制冷”。

人們對輻射制冷的研究幾十年前就已經開始，之前的研究大多數都集中在夜間的輻射制冷，實用價值不高。但要實現全天候的輻射制冷，對材料的光譜要求非常苛刻，因為白天有太陽輻射存在，太陽的輻射能有5％在紫外波段(200～400nm)；45％在可見光波段(400～780nm)；50％在近紅外波段(780～2500nm)。當太陽的能量作用在物體表面時，會被物體吸收而產生大量的熱量，為了減少因太陽輻射而產生的熱量，這就要求材料在紫外-可見-近紅外波段的具有非常高的反射率(接近100％)。

目前能實現全天候輻射制冷并且能夠大規模、長時間應用的材料在國際上才剛剛起步。

關于輻射制冷材料的制備與研究主要集中在光子晶體結構設計以及超材料結構設計上。如2014年斯坦福大學范善輝教授團隊的研究A.P.Raman,M.A.Anoma,L.Zhu,E.Rephaeli,S.Fan,Passive radiative cooling below ambient air temperatureunder direct sunlight.Nature 515,540–544(2014)。團隊設計并制備出了多達九層納米薄膜的光子晶體結構。該光子晶體輻射制冷器件能夠反射97％以上的太陽能量，且在8～14μm“大氣窗口”內的發射率超過0.7，在850W/m2的太陽直射下的凈輻射功率超過了40W/m2，具有很好的輻射制冷效果。但是該光子晶體輻射制冷器的設計結構復雜、制備精度控制要求高、制備成本高昂，無法產業化。2017年美國科羅拉多大學楊榮貴教授團隊的研究Y.Zhai,Y.Ma,S.N.David,D.Zhao,R.Lou,G.Tan,R.Yang,X.Yin,Scalable-manufacturedrandomized glass-polymer hybrid metamaterial for daytime radiativecooling.Science 355,1062–1066(2017)。團隊設計并制備了基于二氧化硅玻璃微珠和TPX高分子基材的超材料。該超材料雖然結構簡單、制備成本有所降低，但其對于反射層的反射率要求太高，對于大規模應用來說，成本還是偏高。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術中存在的缺點和問題加以改進和創新，提供一種本身具備可見-近紅外高反射、中遠紅外高發射性能的廣譜高發射顆粒材料的制備方法。同時該顆粒材料內部具有獨特的介孔結構，具備一定的隔熱性能。

本發明的另一目的是提供上述方法制備的顆粒材料的應用。

本發明的制備方法包括以下步驟：

1)制備硅前驅體和鋁前驅體，即將硅源和鋁源分別制成溶液。