[發明專利]一種溫度響應智能輻射降溫涂層材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210714473.2
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN115141522A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 陸春華;陶爽;房正剛;易子琳;倪亞茹;方亮;許仲梓
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C09D127/16
• 分類號: C09D127/16;C09D7/61;C09D133/00;C09K5/06
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

本發明公開了一種溫度響應智能輻射降溫涂層材料及其制備方法。從上到下由功能涂層、高反射基體層和多孔結構層組成。從上到下依次為功能涂層、高反射基體層和多孔結構層；功能涂層由功能粉體和全光譜高通透樹脂組成，具體由功能粉體分散于溶解于溶劑中的高通透樹脂中得到的涂料，涂覆于高反射基體表面，然后進行烘烤得功能涂層；多孔結構層由多孔載體、相變材料和封裝樹脂組成，其中相變材料填充于多孔載體的孔隙中，封裝樹脂包裹在外層，然后使用導熱膠貼敷于高反射基體的另一面；制得溫度響應智能輻射降溫涂層材料。本發明能夠將輻射降溫材料的應用場景拓寬至一年四季，增強了其實用性，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于熱輻射與傳熱技術領域，尤其涉及一種溫度響應智能輻射降溫涂層材料及其制備方法。

背景技術

當前節能與環保已成為人類發展的共同目標，人們常用的化石能源，如煤炭，石油等為不可再生能源。同時在化石能源的燃燒過程中會帶來大量溫室氣體，造成嚴重的環境污染。在眾多能耗類目中，降溫所占的能耗占了總能耗的相當一部分比重，因此，人們急需一種低能耗的降溫方式。輻射降溫是一種利用物體的熱輻射特性的自發降溫過程，其進行中不需要任何外界的能量輸入，十分符合當下人民的需求。對于一個有效的輻射降溫器，需要其滿足兩個條件：(1)在太陽光能量集中的可見與近紅外波段實現高反射。(2)在大氣窗口透明的波段(8-13μm，稱為“大氣窗口”)實現選擇性高發射。這樣物體的能量便能夠以紅外線的形式透過大氣層，耗散至外太空，從而達到降溫的效果。

目前人們所研究的輻射降溫材料主要包括多層結構材料，光子晶體材料，涂層材料等(Renewable and Sustainable Energy Reviews,2021,144,110910)，已經實現了晝夜雙效的降溫效果。但問題在于，輻射降溫為不間斷進行的過程，當溫度低于人類的體感舒適溫度時，該過程依然不會停止，從而會帶來額外的控溫所需的能耗。因此，需要對現有的輻射降溫材料進行智能化改性，使其能夠對于溫度發生響應，在適當的溫度條件下停止降溫過程。對此學者們已有一定的研究，其中主要的方式是通過相變材料VO₂來實現。VO₂的相變點約為68℃，在此溫度下晶體會發生由半導體相向金屬相的轉變，由紅外高吸收變為紅外高反射(Opt Express,26,18,777-787)。同時，VO₂的相變點能夠通過摻雜W，Sr等元素進行降低(Science,2021,374,1501-1504)。另外，通過變色水凝膠也能夠實現(ACS Photonics,8,9,2781-2790)。但是這兩種材料的制備方法過于復雜，無法實現規模化生產。目前使用室溫融化形有機相變材料來實現對于輻射降溫材料的智能化改性還未見報道。

發明內容

本發明的目的是為了改進現有技術的不足而提供一種溫度響應智能輻射降溫涂層材料，本發明的另一目的是提供上述溫度響應智能輻射降溫涂層材料的制備方法。

本發明的技術方案為：一種溫度響應智能輻射降溫涂層材料，其特征在于：從上到下依次為功能涂層、高反射基體層和多孔結構層；功能涂層由功能粉體和全光譜高通透樹脂組成，具體由功能粉體分散于溶解于溶劑中的高通透樹脂中得到的涂料，涂覆于高反射基體表面，然后進行烘烤得功能涂層；多孔結構層由多孔載體、相變材料和封裝樹脂組成，其中相變材料填充于多孔載體的孔隙中，封裝樹脂包裹在外層。

優選所述的功能粉體為氧化硅、La-稀土硅酸鹽或Sm-稀土硅酸鹽中的一種或多種；所述的高通透樹脂為聚偏氟乙烯或丙烯酸樹脂其中的一種或兩種；功能粉體與高通透樹脂的質量比例為1:(15～25)；功能涂層的厚度為5～10μm。

優選所述的高反射基體層為反射率高于95％的鏡面鋁片；厚度為0.5～1.5mm。