[發明專利]一種摻雜ZrO2粒子的PDMS輻射制冷薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 202011223954.0
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112592498A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 譚新玉;張玉博;齊貴廣;楊雄波;胡蝶;王云寬
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L83/04;C08K3/22
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本文提供一種摻雜ZrO₂粒子的PDMS輻射制冷薄膜的制備方法。該輻射制冷薄膜主要以PDMS為基底摻雜ZrO₂粒子組成輻射制冷薄膜。其制備方法為：將PDMS加入到正己烷溶液中，磁力攪拌后形成均一溶液；將二氧化鋯加入到上述溶液中，再加入Sylgard 184硅橡膠固化劑，磁力攪拌后使其分散均勻得到白色溶液。用洗衣水清洗亞克力片，在清水中超聲后用無水乙醇清洗，再用去離子水清洗后烘干待用。首先在平整桌面放置一張A4紙，校正KTQ?Ⅱ可調節刮刀，將溶液滴到亞克力片表面，然后以勻速緩慢劃過樣品，形成平整涂層，最后將樣品放置烘箱中烘干即可。因為發明材料價格低廉且制備方法簡單，該薄膜在建筑、太陽能電池、太空建設領域中有廣闊應用前景。

技術領域

一種摻雜ZrO₂粒子PDMS輻射制冷薄膜的制備方法，屬于材料領域、能源領域，主要涉及環境溫度的制冷問題，通過輻射制冷薄膜能夠有效降低亞環境溫度的能力。

背景技術

建筑中的冷熱控制是人類追求舒適生活的需要考慮的重要話題。特別是就夏季制冷來說，目前，人們常見的制冷方式包括：蒸汽壓縮制冷、吸收式制冷及商業空調制冷，雖然效果顯著，但它們需要消耗大量能源，由此也會帶來嚴重的環境污染問題。輻射制冷是通過輻射制冷薄膜將地球熱量通過熱輻射被動的散發到外太空的零耗能的技術，熱輻射通過大氣透明窗口（8-13μm）散發到外太空，而外太空溫度約為2.7K，被認為理想散熱器。在過去的十幾年夜間輻射制冷已被廣泛研究，它的應用性也得到了較好的驗證。考慮到制冷需求通常在白天，因此，白天制冷更具有研究意義，同時也更具有挑戰性。對輻射制冷器要求是僅僅在大氣窗口選擇發射，并且抑制除此波段以外的吸收或發射。一個好的設計或者材料可以實現令人滿意的亞環境制冷效果，同時在晴朗無云的天氣下凈制冷功率可以達到100W/m²。因此，輻射制冷可能在建筑、太陽能電池、太空建設領域成為極具潛力的一項制冷技術。

發明內容

一種摻雜ZrO₂粒子PDMS輻射制冷薄膜的制備方法。所述的輻射制冷薄膜為計算PDMS和ZrO₂配比，利用刮涂法制得樣品，樣品展現出反射率為93.55%（0.3-1.35μm）和發射率為92.25%（3-25μm），其中輻射制冷薄膜實現白天最大平均溫降為9.8℃，比商業白漆（廣東三和化工，色號：40）涂料低4.4℃，夜間平均溫降為2.9℃。最后進行了模擬房屋實驗，結果表明，與商業白漆涂料相比，樣品平均溫降為4.2℃。因為發明材料價格低廉且制備方法簡單，該薄膜在建筑物制冷中有廣闊應用前景。

一種摻雜ZrO₂粒子PDMS輻射制冷薄膜的制備方法。該類油漆涂層制備方法，包含以下物質：PDMS溶液（A組分為PDMS、B組分為Sylgard 184硅橡膠兩份試劑，上海德計商貿）、亞微米二氧化鋯（河北華晟冶金）。其具體制備步驟如下：

（1）PDMS溶液制備：將PDMS加入到正己烷溶液中，磁力攪拌8-15min，形成均一溶液；

（2）涂層原液制備：將二氧化鋯加入到步驟（1）的溶液中，再加入Sylgard 184硅橡膠固化劑，最后磁力攪拌，使其分散均勻，得到白色溶液；

（3）涂層成膜：將步驟（1）中的白色溶液滴到洗凈的亞克力片表面，采用刮刀勻速刮涂溶液，形成平整涂層，最后將樣品放置烘箱中，在90℃- 110℃，烘烤40-60min烘干即可得到摻雜ZrO₂粒子的PDMS輻射制冷薄膜。

所述的PDMS、Sylgard 184硅橡膠固化劑、ZrO₂的添加質量比為1-4：0.1-0.5：1。

步驟（2）中的ZrO₂的粒徑為500-600nm。

步驟（3）中優選方案為烘烤溫度100℃，烘烤時間50min。

所制備得到的摻雜ZrO₂粒子的PDMS輻射制冷薄膜中，ZrO₂粒子占PDMS輻射制冷薄膜體積的10%以下。