[發明專利]一種彩色雙層輻射制冷膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202111483240.8
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN113954453B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 陳梅潔;龐丹;閆紅杰;周萍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B15/02;B32B15/16;B32B7/12;B32B33/00;B32B37/12;F25B23/00
• 代理公司: 長沙沐風知識產權代理事務所(普通合伙) 43278
• 代理人: 趙進

本發明公開了一種彩色雙層輻射制冷膜及其制備方法，所述彩色雙層輻射制冷膜包括層疊貼合的輻射制冷底層和彩色層，所述輻射制冷底層包括SiO₂微球、增稠劑和粘接劑；所述彩色層包括Au?Ag納米微球、增稠劑和粘接劑，通過將輻射制冷底層和彩色層通過粘結劑層疊貼合粘連即可。本發明的彩色雙層輻射制冷膜僅對特定可見光波段(0.4?0.74μm)產生強吸收，其他波段具有較高的反射率，且中紅外發射率較高，可以達到優異的日間制冷效果。

技術領域

本發明涉及被動輻射制冷材料技術領域，具體涉及一種彩色雙層輻射制冷膜及其制備方法。

背景技術

由于全球變暖，用于冷卻的能源需求急劇增加。然而，目前普遍使用的壓縮式冷卻系統會消耗大量電力并產生大量氣體，進而導致各種環境問題，例如，城市熱島效應和熱污染。因此，研究開發低能耗的替代冷卻技術變得急迫。

不同于傳統制冷技術將熱量傳遞到周圍環境，輻射制冷技術通過就是熱輻射方式將多余的熱量傳遞到外太空，制冷過程中，不會產生任何能耗和污染。目前輻射制冷技術作為一種“零能耗，零污染”的制冷技術正在獲得研究者的不斷關注。日間，太陽的熱輻射可以達到1000W/m²，因此為了實現高效的輻射制冷，制冷涂層需要在太陽光譜(0.3-2.5μm)范圍上具有較高的反射率，以避免對太陽輻射的吸收，同時，在大氣窗口(8-13μm)具有較大的發射率，以增強涂層表面對太空的輻射散熱。然而，大部分的輻射制冷膜往往呈現白色，由于審美以及對眼睛的傷害，大大限制了輻射制冷膜的實際應用。

彩色輻射制冷膜通過在可見光譜(0.4-0.74μm)中選擇性吸收太陽光來實現所需的顏色，這將增加太陽能的吸收。但通過在近紅外區(0.74-2.5μm)中保持高太陽反射率，并在大氣窗口(8-13μm)保持高紅外發射率也可以實現較好的日間輻射制冷效果。等離激元納米結構在彩色PDRC涂層中顯示出巨大的潛力，因為它們在共振波長下具有固有的窄且強吸收能力，通過結構設計可產生所需的結構色，如硅納米結構(E.Blandre,R.A.K.Joulain,and J.Drévillon,“Microstructured surfaces for colored and non-colored sky radiative cooling,”Opt.Express,vol.28,no.20,p.29703,2020,doi:10.1364/oe.401368.)、等離子Ag-SiO₂核殼納米粒子(R.A.E.Blandre,K.Joulain,and J.Drévillon,“Colored Radiative Cooling Coatings with Nanoparticles,”ACSPhotonics,vol.7,no.5,pp.1312–1322,2020,doi:10.1021/acsphotonics.0c00513.)。然而，這些納米結構或核殼球體的制備過程昂貴或復雜，所以大多數這些工作都是通過數值模擬方式進行的。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種彩色雙層輻射制冷膜及其制備方法，該彩色雙層輻射制冷膜僅對特定可見光波段(0.4-0.74μm)產生強吸收，其他波段具有較高的反射率，且中紅外發射率較高，可以達到優異的日間制冷效果。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種彩色雙層輻射制冷膜，包括層疊貼合的輻射制冷底層和彩色層，所述輻射制冷底層包括SiO₂微球、增稠劑和粘接劑；所述彩色層包括Au-Ag納米微球、增稠劑和粘接劑。

需要說明的是，本發明中的Au-Ag納米顆粒定義為Au納米顆粒(即Au/Ag＝10/0)、Ag納米顆粒(即Au/Ag＝0/10)、Au-Ag合金納米顆粒中的一種。

作為優選，所述輻射制冷底層的厚度為300～500μm。