一种三维锥形纳米层膜结构制造技术

本实用新型专利技术属于新能源技术开发领域，尤其涉及一种三维锥形纳米层膜结构。本实用新型专利技术提供一种三维锥形纳米层膜结构，为：二氧化硅‑二氧化铪复合层以及银层，二氧化硅层设置于二氧化铪层的上方；二氧化硅‑二氧化铪复合层的数量大于10层，银层的上方设置有二氧化硅‑二氧化铪复合层。本实用新型专利技术中，引入三维锥形纳米层膜结构，可实现高性能的双窗口大气辐射，并最终可以实现高效率的被动辐射冷却降温的能力；解决了现有技术中，日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷。

A three-dimensional conical nano layer structure

【技术实现步骤摘要】
一种三维锥形纳米层膜结构
本技术属于新能源技术开发领域，尤其涉及一种三维锥形纳米层膜结构。
技术介绍
能源危机和环境污染是当今世界面临的两大问题，研究开发低污染、低能耗的新能源、新方法、新技术是一项紧迫的任务。根据热力学原理，自然大容量冷源也可用作能量，例如，地球两极的冰山和深海以下的水就是这样的冷源，但使用受到客观条件的限制，或者成本过高。在没有介质存在的条件下，有温差的两个物体可以以辐射的形式交换能量，最终两个物体的温度相等。宇宙中巨大的空间体积使它成为热的“黑洞”，如果以电磁波的形式从地面向太空释放不必要的热量，就可以达到制冷的目的，辐射冷却就是这样一种无能耗的冷却方式。地球的大气层有两个高度透明的窗口，范围分别在红外波段8～13μm和16～26μm，大气在处于大气窗口的波段辐射很弱，而在大气窗口外，地球的大气层是高度辐射的。根据普朗克定律，在环境温度(300K左右)下，一个黑体的热辐射峰值刚好处在大气窗口8-13μm范围内，这一特点使得被动辐射冷却机制成为可能。技术人员对夜间辐射冷却进行理论广泛的研究，并通过各种研究成功地验证了其可行性，提出了用于夜间辐射冷却的聚合物、色素涂料、金属氧化物和气体板以及多层半导体和金属介电光子结构薄膜。然而，最大的冷却需求通常发生在白天的阳光直射的情况，由于入射的太阳辐射，实现日间辐射冷却更具挑战性。现有技术中，实现日间冷却的方法是用太阳光反射器覆盖冷却器，通过部分透明的屏蔽层(如带有反光颜料和燃料的聚乙烯或乙烯共聚物箔)阻挡不需要的光谱到达冷却器。然而，现有技术的日渐冷却方法虽然可以实现辐射降温的目的，但是在大气窗口没有表现出良好的红外辐射选择性和高性能的红外吸收能力，进而导致净辐射冷却功率不高。因此，研发出一种三维锥形纳米层膜结构，用于解决现有技术中，日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种三维锥形纳米层膜结构，用于解决现有技术中，日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷。本技术提供了一种三维锥形纳米层膜结构，所述三维锥形纳米层膜结构为：二氧化硅-二氧化铪复合层以及银层，二氧化硅层设置于二氧化铪层的上方；所述二氧化硅-二氧化铪复合层的数量大于10层，所述银层的上方设置有若干层所述二氧化硅-二氧化铪复合层。优选地，所述银层的厚度为120nm～200nm。优选地，所述二氧化硅层的厚度为1.8μm～2.0μm。优选地，所述二氧化铪层的厚度为150nm～200nm。优选地，所述三维锥形纳米层膜结构的底部宽度为10μm～11μm，所述三维锥形纳米层膜结构的顶部宽度为1.5μm～2μm。优选地，所述三维锥形纳米层膜结构还包括：基片层，所述基片层设置于所述银层的下部，所述基片层为硅片层。优选地，相邻所述三维锥形纳米层膜结构的间距与单个三维锥形纳米层膜结构的底部宽度相同。优选地，所述二氧化硅-二氧化铪复合层的数量为10～20层。综上所述，本技术提供了一种三维锥形纳米层膜结构，为：二氧化硅-二氧化铪复合层以及银层，二氧化硅层设置于二氧化铪层的上方；所述二氧化硅-二氧化铪复合层的数量大于10层，所述银层的上方设置有若干层所述二氧化硅-二氧化铪复合层。本技术提供的技术方案中，引入三维锥形纳米层膜结构，可实现高性能的双窗口大气辐射，并最终可以实现高效率的被动辐射冷却降温的能力；经计算，本技术提供的技术方案所得产品，在阳光直射的情况下，可反射超过95％的太阳光谱，并且能够实现双窗口的高红外吸收。在白天和夜间能够分别达到超过156W/m2和199W/m2的净辐射功率，并且当在环境温度为300K的情况下，白天和夜间分别有可能达到257.6K和241.5K的平衡温度。本技术提供的一种三维锥形纳米层膜结构，解决了现有技术中，日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术提供的一种三维锥形纳米层膜结构的示意图；其中，银层1、二氧化铪层2和二氧化硅层3。具体实施方式本技术实施例提供了一种三维锥形纳米层膜结构，用于解决现有技术中，日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷。下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。为了更详细说明本技术，下面结合实施例对本技术提供的一种三维锥形纳米层膜结构，进行具体地描述。请参阅图1，本技术提供了一种三维锥形纳米层膜结构，为：二氧化硅-二氧化铪复合层以及银层，二氧化硅层设置于二氧化铪层的上方；二氧化硅-二氧化铪复合层的数量大于10层，银层的上方设置有若干层二氧化硅-二氧化铪复合层。本技术提供的一种三维锥形纳米层膜结构，解决了现有技术中，日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷。本技术实施例提供的技术方案中，使用了两种非金属介质—二氧化铪和二氧化硅，其中，二氧化铪具有高折射率、低紫外吸收的特性，对太阳光的吸收具有一定的抑制作用，二氧化硅折射率低、光学透明，其吸收峰在9μm左右，在8～13μm的大气窗口范围内引入吸收较强的材料，可以提高辐射率。进一步地，三维金字塔形纳米多层膜结构，可形成蛾眼效应，进一步增强红外吸收特性，达到太阳光谱0.3～4μm波段的高反，在两个大气窗口8～13μm、16～26μm实现高吸收。本技术实施例提供的技术方案中，通过三维锥形纳米层膜结构，可实现高性能的双窗口大气辐射，克服了金属材料对太阳光谱的高损耗，使得冷却器在白天阳光直射的情况下实现被动冷却。同时，本技术实施例提供的结构，在达到太阳光谱高反射的同时还能实现双窗口的高红外吸收，从而实现在白天阳光直射的情况下，达到高效的冷却功率及相对较低的平衡温度。经计算，本技术提供的技术方案所得产品，在阳光直射的情况下，可反射超过95％的太阳光谱，并且能够实现双窗口的高红外吸收。在白天和夜间能够分别达到超过156W/m2和199W/m2的净辐射功率，并且当在环境温度为300K的情况下，白天和夜间分别有可能达到257.6K和241.5K的平衡温度。为确保银层可以充分反射太阳光，本技术实施例提供的一种三维锥形纳米层膜结构中，银层的厚度为120nm～200nm。根据二氧化硅和二氧化铪二者折射率与厚度进行匹配，产生共振吸收，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维锥形纳米层膜结构，其特征在于，所述三维锥形纳米层膜结构为：二氧化硅-二氧化铪复合层以及银层，二氧化硅层设置于二氧化铪层的上方；/n所述二氧化硅-二氧化铪复合层的数量大于10层，所述银层的上方设置有若干层所述二氧化硅-二氧化铪复合层。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维锥形纳米层膜结构，其特征在于，所述三维锥形纳米层膜结构为：二氧化硅-二氧化铪复合层以及银层，二氧化硅层设置于二氧化铪层的上方；
所述二氧化硅-二氧化铪复合层的数量大于10层，所述银层的上方设置有若干层所述二氧化硅-二氧化铪复合层。


2.根据权利要求1所述的三维锥形纳米层膜结构，其特征在于，所述银层的厚度为120nm～200nm。


3.根据权利要求1所述的三维锥形纳米层膜结构，其特征在于，所述二氧化硅层的厚度为1.8μm～2.0μm。


4.根据权利要求1所述的三维锥形纳米层膜结构，其特征在于，所述二氧化铪层的厚度为150nm～200nm。

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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡博渊，孔阿茹，石鹏，刘民航，褚宪薇，袁小聪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44