一种自适应温度管理器件及其制备方法技术

本公开提供一种自适应温度管理器件，包括透明的基底层、多孔层、封装片、浸润液体；多孔层是在所述基底层的顶面由纳米至微米级颗粒堆积而成的一层或多层结构；封装片围绕所述基底层的四周和顶部并与基底层围成腔室，该腔室容纳多孔层和浸润液体。本公开还提供自适应温度管理器件的制备方法和用途。本公开的自适应温度管理器件具有自适应性，可随着不同的环境条件自动达成光透过性和温度的调节，可快速响应光照、温度等环境条件的变化，并对太阳光谱各个波段均有较强的调节能力；器件制备方法简便，成本低廉。成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应温度管理器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于智能器件领域，具体地涉及一种自适应温度管理器件，该器件的制备方法，以及利用该器件实现温度管理的方法。

技术介绍

[0002]在现代建筑中，将室内温度控制在于人体的舒适的范围内很有必要，亦即在天气炎热时降低温度，在天气寒冷时升高温度。目前常用的控温方式主要包括使用风扇、地暖以及空调等设备。但是，这些方式会耗费大量能源，世界上超过30％的能源耗费在取暖、降温和通风上，而且传统的控温方式还会对环境造成很大的影响，例如空气污染、水污染及臭氧层减少等。
[0003]为了能够以节能环保的方式来调节或者管理室内的温度变化，在过去的几十年里，智能窗户被大量研究，其特点是通过外部的一些刺激去改变器件本身的化学组成或者材料结构来实现对光透射的动态调控。智能窗户的调节能力可通过电、光、机械以及温度等方式的刺激来实现，这些刺激条件对应的材料包括V2O5、偶氮苯、皱褶的PDMS以及温敏的水凝胶。然而，目前智能窗户器件中所使用的以上材料或其他复合材料仍存在各类问题。例如，无机的电致变色V2O5或WO3的对太阳光谱的调控效果差，而有机的电致变色PEDOT材料耐紫外老化能力弱，不能长时间在户外使用；苯类的光致变色材料只能对400
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800nm波段的光进行调控，不能调控整个太阳光谱；机械力调控的褶皱PDMS同样面临无法调控近红外波段太阳光的问题；而温敏水凝胶则需要较高的温度才能实现大范围的调节，并且智能窗户器件无法实现被动降温。
[0004]因此，开发一种能够根据外界环境变化自发地对整个太阳光谱进行调节，同时具有更快调制响应速度的光温管理器件，无论是对建筑节能，还是保护隐私、热伪装等都具有重要意义。

技术实现思路

[0005]专利技术要解决的问题
[0006]有鉴于现有的室内温度调控装置和方法存在耗能高、造成环境污染、调节光谱波段范围有限、不耐老化、器件有效工作条件苛刻等问题，本专利技术提供一种自适应温度管理器件以及该器件的制备和使用方法，以解决现有技术一方面或多方面的问题。
[0007]用于解决问题的方案
[0008]为实现上述目的，本公开提供一种自适应温度管理器件，包括透明的基底层、多孔层、封装片、浸润液体；
[0009]所述多孔层是在所述基底层的顶面由纳米至微米级颗粒堆积而成的一层或多层结构；
[0010]所述封装片围绕所述基底层的四周和顶部，所述封装片和所述基底层围成腔室，所述腔室容纳所述多孔层和所述浸润液体。
[0011]进一步地，本公开提供一种自适应温度管理器件，其中所述纳米至微米级颗粒的材料为选自由二氧化硅、氟化钙、氟化钡、硫酸铝、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯组成的组中的一种或多种。
[0012]进一步地，本公开提供一种自适应温度管理器件，其中所述纳米至微米级颗粒的粒径范围为300nm
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5μm。
[0013]进一步地，本公开提供一种自适应温度管理器件，其中所述腔室内容纳的浸润液体的体积占所述腔室的体积的1％
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5％。
[0014]进一步地，本公开提供一种自适应温度管理器件，其中当所述多孔层的堆积层数为两层、三层、四层或更多层时，相邻两层的纳米至微米级颗粒的粒径差值为0.3
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2μm。
[0015]进一步地，本公开提供一种自适应温度管理器件，其中所述基底层的材料为玻璃、石英、有机玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0016]进一步地，本公开提供一种自适应温度管理器件，其中所述浸润液体的折射率和所述纳米至微米级颗粒的折射率之差在0.05以内。
[0017]进一步地，本公开提供一种自适应温度管理器件，其中：
[0018]所述浸润液体为四氯化碳，所述纳米至微米级颗粒为二氧化硅颗粒；或
[0019]所述浸润液体为异丙醇，所述纳米至微米级颗粒为聚四氟乙烯颗粒；或
[0020]所述浸润液体为乙二醇，所述纳米至微米级颗粒为硫酸铝颗粒。
[0021]本公开还提供自适应温度管理器件的制备方法，包括以下步骤：
[0022]将基底层片材清洗并烘干；
[0023]将纳米至微米级颗粒分散在挥发性液体中制成分散液，将所述分散液涂布在所述基底层片材上，使所述挥发性液体挥发，形成多孔层；
[0024]用周围封装片材将所述基底层片材的四周封装，将浸润液体滴加在所述多孔层上，用顶部封装片材将基底层片材的顶部封装。
[0025]本公开还提供自适应温度管理器件的用途，包括将所述自适应温度管理器件用作建筑物窗户部件。
[0026]专利技术的效果
[0027]综上所述，本专利技术具备以下优点：
[0028]1、本公开的自适应温度管理器件在不同状态下可分别实现对太阳光谱的高效散射或透过，从而达到炎热天气时室内降温、寒冷天气时室内加热的效果。
[0029]2、本公开的器件具有自适应性，无需人为施加外部刺激即可随着不同的环境条件自动达成光透过性和温度的调节，调节过程可逆，用户使用简便。
[0030]3、本公开的自适应温度管理器件可快速响应光照、温度等环境条件的变化，并对太阳光谱各个波段均有较强的调节能力，调节光透过性和室内温度的过程快速且调控效果突出。
[0031]4、本公开的器件制备方法简便，成本低廉，适合工业化生产。
附图说明
[0032]参考以下附图，根据一个或多个不同实施例对本公开进行详细描述。提供的附图是为了便于理解本公开，而不应认为是对本公开的广度、范围、尺寸或适用性的限制。为了
便于说明，附图不一定按比例绘制。
[0033]图1为本公开的自适应温度管理器件的基本结构示意图；
[0034]图2为本公开的自适应温度管理器件的工作原理示意图；
[0035]图3为SiO2多孔涂层在干燥/润湿状态下不透光或透光的效果图；
[0036]图4为本公开的自适应温度管理器件对太阳光谱调制能力的测试结果图。
具体实施方式
[0037]自适应温度管理器件的总体结构
[0038]本专利技术提供一种自适应温度管理器件。如图1所示，自适应温度管理器件具有透明的基底层1，基底层的顶面上覆盖有多孔层2，基底层的四周和顶面由封装片3封装，基底层和封装片之间形成的腔室中注入浸润液体4。
[0039]基底层
[0040]可根据实际需要选择透明基底层的材料，常见的可选材料有玻璃、石英、有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯，即polymethyl methacrylate，简称PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(即polytrimethylene terephthalate，简称PET)等。
[0041]多孔层
[0042]多孔层是在基底层顶面上堆积的一层或多层不同粒径的纳米至微米级颗粒(简称“微纳米颗粒”)。多孔层的堆积层数可以为一层、两层、三层、四层或更多层。构成多孔层的微纳米颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应温度管理器件，其特征在于，所述自适应温度管理器件包括透明的基底层、多孔层、封装片、浸润液体；所述多孔层是在所述基底层的顶面由纳米至微米级颗粒堆积而成的一层或多层结构；所述封装片围绕所述基底层的四周和顶部，所述封装片和所述基底层围成腔室，所述腔室容纳所述多孔层和所述浸润液体。2.根据权利要求1所述的自适应温度管理器件，其中所述纳米至微米级颗粒的材料为选自由二氧化硅、氟化钙、氟化钡、硫酸铝、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯组成的组中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的自适应温度管理器件，其中所述纳米至微米级颗粒的粒径范围为300nm
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5μm。4.根据权利要求1至3任一项所述的自适应温度管理器件，其中所述腔室内容纳的所述浸润液体的体积占所述腔室的体积的1％
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5％。5.根据权利要求1所述的自适应温度管理器件，其中当所述多孔层的堆积层数为两层、三层、四层或更多层时，相邻两层的纳米至微米级颗粒的粒径差值为0.3
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2μm。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德辉，张城林，邓旭，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：