[發(fā)明專利]一種仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310040504.5
• 申請日: 2023-01-11
• 公開（公告）號: CN116007225A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海艷;趙燕
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學
• 主分類號: F25B23/00
• 分類號: F25B23/00;B05D1/14;D01C3/02
• 代理公司: 上海統(tǒng)攝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發(fā)明涉及一種仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用，所述仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)由多根呈陣列分布的蠶絲短纖維組成，各根蠶絲短纖維的底部垂直固定在基材表面，頂部相互連接形成一個纖維層，纖維層與基材之間形成空氣層；仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)的厚度為1～3mm；其制備方法為：采用靜電植絨方法，將蠶絲短纖維植絨于具有粘附性的基材表面，制得仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于服裝紡織品、可穿戴電子產(chǎn)品、冷卻器、汽車、戶外帳篷和建筑物外墻的降溫制冷。本發(fā)明利用蠶絲三角形截面及靜電植絨技術(shù)制備仿生結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了有效的輻射降溫效果，克服了輻射制冷材料難以應(yīng)用在個人降溫管理的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輻射制冷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

減少能源消耗是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。由于以人體舒適為目的的溫度調(diào)節(jié)消耗大量的能量，目前，在沒有任何能量消耗的情況下，對溫度調(diào)控方面的研究引起了廣泛關(guān)注。輻射制冷是指通過向大氣透明窗口(8～13μm)最大限度地發(fā)射紅外輻射以實現(xiàn)降溫目的的一種制冷方式。目前，在實現(xiàn)盡可能減少太陽光譜的吸收、增加大氣窗口的發(fā)射后，輻射制冷材料已從夜間輻射制冷，發(fā)展到在日間也可以達到輻射制冷效果。日間輻射制冷，關(guān)鍵在于調(diào)控材料表面的反射率和發(fā)射率，通過增加材料表面在太陽光譜的反射率，以及在大氣比較透明的波段的發(fā)射率，實現(xiàn)日間吸收能量小于輻射能量從而達到降溫的目的。

目前，關(guān)于具有輻射制冷性能的材料研究，集中于油漆、木材、玻璃、靜電紡膜等，可投入使用建筑行業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用。但目前存在很多問題：首先，木材、玻璃等輻射制冷材料可用于建筑物外層及包裝外層實現(xiàn)降溫性能，但木材、玻璃等材料具有力學性能差、無彎折拉伸等物理特性，難以復合在柔軟基材上實現(xiàn)降溫目的；其次，靜電紡膜、封裝微納米粒子薄膜及多孔膜等柔性輻射制冷材料僅有少量薄膜被研究出來，但面臨著力學性能差、透濕透氣性能差等問題，不適合應(yīng)用于個人角度的控溫管理；除此之外，一些可以利用浸漬、涂覆等方式制備的輻射制冷層，由于需要顆粒物的填充提高輻射率及反射率，顆粒物的添加使得干燥后的涂層發(fā)硬發(fā)脆，無法保證原本基材的風格，同時此類涂層的物理外觀多數(shù)呈白色或銀色，無法滿足個性化和美觀設(shè)計的需求。

專利申請CN?114659290?A公開了一種基于纖維陣列的輻射制冷表面及其制備方法和應(yīng)用，該專利申請中的輻射制冷表面包括底部膠層和頂部纖維陣列結(jié)構(gòu)層，其中底部膠層中填充大量納米顆粒提高該表面對于太陽光反射率，但顆粒的直徑、填充量及底層的厚度，對于該結(jié)構(gòu)的反射率和制備工藝有極大的影響，存在反射率會因顆粒直徑的過大過小、填充量過少、膠層過少而降低，底部膠層的厚度會影響植絨結(jié)構(gòu)的牢固度和機械性能；其次，白色尼龍纖維構(gòu)成的纖維陣列結(jié)構(gòu)，需要纖維的物理特性白色提高可見光區(qū)反射率，化學結(jié)構(gòu)提高紅外光的發(fā)射率，這使植絨基底的顏色、外觀設(shè)計等物理特性被覆蓋，且對于纖維的尺寸，結(jié)構(gòu)等重要性能未做要求；且該專利申請指出其所述制冷降溫包括用作建筑外墻或車輛防曬降溫、戶外積水裝置的冷凝，并不涉及個人角度輻射制冷材料的應(yīng)用。

因此，研究一種能夠在多種類的基材上構(gòu)建輻射制冷結(jié)構(gòu)的方法，使得在保證基材本身特征的同時，僅通過該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與已有輻射制冷材料相近的效果，使輻射制冷更方便地應(yīng)用在不同的基底上，甚至是用于可穿戴柔性基底上，滿足服飾穿著舒適性要求的同時，實現(xiàn)外觀等個性化設(shè)計的保留，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問題，本發(fā)明提供一種仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的方案如下：

一種仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)，由多根呈陣列分布的蠶絲短纖維組成，各根蠶絲短纖維的底部垂直固定在基材表面，頂部相互連接形成一個隨機堆砌的纖維層，纖維層與基材之間形成空氣層。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)，仿銀蟻輻射制冷絨毛結(jié)構(gòu)的厚度為1～3mm。