[發明專利]一種自清潔纖維素納米晶體氣凝膠的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202210733590.3
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115028882B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 付宇;劉景
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08J9/26
• 分類號: C08J9/26;C08L1/04;C08K3/36;B01J13/00;F25B23/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 孫永生

本發明公開了一種自清潔纖維素納米晶體氣凝膠的制備方法及應用，制備方法包括：對纖維素納米晶體溶液進行超聲分散處理，得到懸濁液；將懸濁液與甲基三甲氧基硅烷混合并劇烈攪拌，得到混合溶液；向混合溶液中加入催化劑，充分反應后得到相應的均質二元溶液；將均質二元溶液倒入置于雙層冷源板上的模具中，進行單向冷凍；對冷凍后的物質進行干燥，得到纖維素納米晶體氣凝膠。本發明的制備方法簡單方便，應用的冷卻器具有高效可持續性和可靈活調節的微/納米結構，以及理想的光學特性和自清潔能力。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，涉及一種自清潔纖維素納米晶體氣凝膠的制備方法及應用。

背景技術

冷卻行為在人類活動中占據著至關重要的地位，比如食品保存、空調降溫、冷凍保鮮、建筑節能等。然而，基于壓縮機的冷卻系統被廣泛使用消耗了大量電力，產生過多的二氧化碳，并且產生凈加熱效應，相比之下，具有凈制冷能力的被動式日間輻射冷卻（PDRC）則具有節能環保的優點，因此，近年來被動式日間輻射冷卻（PDRC）受到了越來越多的關注。理想化的被動式日間輻射冷卻（PDRC）裝置通常在太陽光譜（波長λ=0.3–2.5μm）和大氣的長波紅外透射窗口（波長λ=8–13μm）具有高反射率；基于此，即使在白天，通過熱輻射到宇宙的能量也超過了太陽輻射的能量，從而實現無電和自發的低溫冷卻。

在過去十年里，研究人員已經提出了各種策略來制備高性能的被動式日間輻射冷卻（PDRC）材料，包括柔性多層光子結構，無機粒子/聚合物復合材料薄膜，白色涂料等。但是多數現有的被動式日間輻射冷卻（PDRC）材料都是由不環保的原材料（比如塑料、重金屬等）生產的，會對環境產生負面影響，并且其中一些技術也是以復雜的工程和制造工藝為代價實現的，這使得它們難以大規模生產。

而纖維素納米晶體因其環保和豐富的特性在輻射冷卻材料表現出巨大的應用潛力，但由于纖維素結構在可見光中是透明的，整體反射率并不理想。現有的基于纖維素的輻射冷卻材料仍然存在以下缺點：（1）陽光直射下反射率不夠（幾乎95％）；（2）高導熱性導致外部大氣與內部空間之間一直潛在熱傳遞；（3）當材料表面被灰塵污染時，纖維素基冷卻器的冷卻效果會大幅度降低。同時，這些被動式日間輻射冷卻（PDRC）材料仍然面臨著巨大的挑戰，包括環境污染、效率低下、工藝復雜等，這些不利因素都限制了其實際應用的價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種自清潔纖維素納米晶體氣凝膠的制備方法及應用，該制備方法簡單方便，能夠提高纖維素在可見光區域的反射率。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

一種自清潔纖維素納米晶體氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：

對纖維素納米晶體溶液進行超聲分散處理，得到懸濁液；

將懸濁液與甲基三甲氧基硅烷混合并劇烈攪拌，得到混合溶液；

向混合溶液中加入催化劑，充分反應后得到相應的均質二元溶液；

將均質二元溶液倒入置于雙層冷源板上的模具中，進行單向冷凍；

對冷凍后的物質進行干燥，得到纖維素納米晶體氣凝膠。

可選的，纖維素納米晶體溶液的質量濃度為5mg/ml。

可選的，纖維素納米晶體溶液和甲基三甲氧基硅烷的體積比為200:3。

可選的，催化劑包括氨水。

可選的，氨水與纖維素納米晶體的質量比為1:50。

可選的，所用雙層冷源板為覆有銅網的銅板；銅網規格包括100目、150目和200目。

可選的，懸濁液超聲分散30min。

可選的，懸濁液與甲基三甲氧基硅烷混合攪拌1h。