[發明專利]一種機械調節反射率的全天候熱管理薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 202211565562.1
• 申請日: 2022-12-07
• 公開（公告）號: CN115852591A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 趙九蓬;李欣;潘磊;丁振民;徐洪波;李垚
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/4358;D04H1/4382;D01D5/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種機械調節反射率的全天候熱管理薄膜的制備方法，它涉及輻射制冷技術領域，具體涉及一種機械調節反射率的全天候熱管理薄膜的制備方法。本發明的目的是要解決現有基于輻射制冷的熱管理材料在制冷模式下的反射率不高，熱管理的實現多為復雜體系和不能主動地對其熱管理能力進行原位連續調節的問題。方法：一、制備TPU溶液；二、控制TPU溶液的體積、靜電紡絲的推注速度、接收距離與施加的電壓，得到械調節反射率的全天候熱管理薄膜。本發明一種機械調節反射率的全天候熱管理薄膜可以通過施加不同程度的機械外力來實現連續的原位控制，是基于寬范圍的反射率調制能力實現的制冷?制熱可連續切換的熱管理能力。

技術領域

本發明涉及輻射制冷技術領域，具體涉及一種機械調節反射率的全天候熱管理薄膜的制備方法。

背景技術

可持續熱管理技術日益增長的需求是我們需要面對的最緊迫的挑戰之一，特別是考慮到2050年熱管理的能源需求預計將增長十倍。因此，在不需要任何電力的情況下能實現加熱和冷卻能力的新型功能材料變得極具吸引力。基于材料的輻射制冷功能，賦予利用太陽光加熱的性能即可達到全季節熱控需求。

輻射制冷已被證明是一種有前景的無能耗冷卻策略，其可以通過大氣透明窗口(8-13μm)向外發射物體的熱量，與傳統的基于蒸氣壓縮系統的冷卻方式(冰箱、空調)相比，其可以緩解全球變暖和城市熱島效應。對于日間輻射制冷來說，材料的高太陽光反射能力(90％)是決定制冷性能的有力因素。傳統的輻射制冷系統都是靜態的，但在寒冷的季節需要利用太陽的熱量進行熱加熱。因此，需要一種可以根據人體的熱舒適性來調節其日間反射能力的實用型輻射冷卻系統。

在單個系統中實現輻射制冷和太陽能加熱的可切換技術已經初步展開了探索。Janus冷卻/加熱切換膜是由光熱和輻射制冷層結合成的多層結構。在使用時需要手動翻轉薄膜以獲得冷卻與加熱之間的轉換，這使制備過程復雜化并且與原位開關不兼容。熱致變色聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)水凝膠可以對變化的環境溫度做出較寬的可見光反射率調制范圍但該機制屬于是被動調節，而且不具有梯度調節的能力。利用與多孔涂層膜折射率匹配的溶劑組成的復合體系可以實現薄膜在反射與透過狀態之間的切換，這是依靠外部溫差引起的溶劑的汽-液轉變來實現的。盡管該方法允許原位調節，但冷卻材料內液體的循環是一個復雜的過程，且與聚合物折射率相比配的溶劑多為有機甚至是有毒性的溶劑，不適合實際應用。

目前涉及制冷-制熱聚合物熱管理的專利較少，公開號為CN115323626A的專利申請文件中只是聚合物摻雜無機填料而產生的輻射制冷性能的報道，并沒有制熱方面的體現。

發明內容

本發明的目的是要解決現有基于輻射制冷的熱管理材料在制冷模式下的反射率不高，熱管理的實現多為復雜體系和不能主動地對其熱管理能力進行原位連續調節的問題，而提供一種機械調節反射率的全天候熱管理薄膜的制備方法。

一種機械調節反射率的全天候熱管理薄膜的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、制備TPU溶液：

將熱塑性聚氨酯溶解到有機溶劑中，得到TPU溶液；

二、將TPU溶液作為紡絲液，將一定體積的紡絲液加入到5mL的一次性注射器中，固定NO.22鈍金屬針，將正極與金屬針相連接并施加一定的高壓，控制推注速度，接收距離與施加電壓進行靜電紡絲，最后將靜電紡絲所制備的薄膜進行干燥，得到機械調節反射率的全天候熱管理薄膜。

本發明的技術效果：

一、本發明通過靜電紡絲技術制備了一種機械調節反射率的全天候熱管理薄膜，該薄膜可以通過機械拉伸可逆地調節反射率，進而實現輻射冷卻和太陽能加熱之間的原位無溶劑切換；