一种具有可回收性纤维素辐射制冷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种具有可回收性纤维素辐射制冷材料及其制备方法，涉及光学和材料科学与工程的技术领域。本发明专利技术的制备方法包括以下步骤：将纤维素纤维与纤维素粉混合搅拌后，得到纤维素混合悬浊液。将其涂覆干燥后的即可到纤维素辐射制冷材料。本发明专利技术的制冷材料在常温下进行制备，工艺简单，具有高效的太阳反射率和红外热辐射发射率，可以实现优异的辐射制冷性能。同时，纤维素辐射制冷材料通过加热搅拌即可实现其回收利用，具有明显的低成本和环境友好型特征。好型特征。好型特征。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可回收性纤维素辐射制冷材料及其制备方法


[0001]本专利技术公开一种具有可回收性纤维素辐射制冷材料及其制备方法，属于光学及材料科学与工程的


技术介绍

[0002]几乎与所有其它可用的能源技术不同，太阳的辐射热量被沉积到周围环境中，而辐射制冷技术是一种通过大气“透明窗口”(8~13 μm)将热直接发射到超冷外层空间而不消耗任何能量的新兴制冷技术，在降低建筑能源消耗方面具有巨大的潜力。而对于日间的辐射制冷，制冷器还需要引入太阳光反射机制，同时提高热辐射的发射率，从而得到日间降温的冷却系统。
[0003]目前，报道的辐射制冷涂料主要包括光子晶体，无机颗粒材料，石油基高分子复合材料，通过大量发射太阳辐射热量和提高中红外的热发射率，在太阳直射的条件下，使材料表面的温度低于环境温度，到达辐射制冷的效果。中国专利CN111468378 A公开了一种低成本可大面积应用的辐射制冷薄膜，太阳光能量平均反射率达到90％，大气窗口平均辐射率达到92％，并实现了低于室外8℃左右的降温效果，然而其大量的使用贵重金属（金与银）造成了高额的成本。无机材料方面，中国专利CN113416521 A公开了一种日间辐射制冷材料及其制备方法，其利用尺寸介于0 .1～100 μm之间的无机颗粒高温（500～3000℃）烧结制成，具有很高的太阳光反射率和大气窗口中红外波段发射率，能够实现高效的辐射制冷效果。然而颗粒物质结合力偏低，会导致其较低的拉伸强度，高温烧结也会带来大量的能源消耗。在石油基高分子复合材料方面，中国专利CN 114481636 A公开了一种具有辐射制冷功能的纺织涂层，主要有水性丙烯酸树脂构成的纺织层与无机颗粒构成的功能层组成，具备良好的辐射制冷功能和降温效果；中国专利CN 1113698641 A公开了基于氧化铟纳米晶掺杂的辐射制冷薄膜材料，主要是由锡、氧化铟、聚甲基丙烯酸甲酯混合干燥得到，可以覆盖全部大气窗口，增强材料的辐射制冷功率。但油基高分子复合材料主要由难降解和不可再生的塑料组成，往往还伴随着危险化学品（有机溶剂）的使用，易造成大量的一次能源的消耗和环境污染问题。
[0004]由于优异的结构特性和光学属性，天然丰富的纤维素在构建辐射制冷材料具有良好的发展前景。中国专利CN 113024866 A公开了一种具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料，通过溶解纤维素，将纤维素溶液涂布于基材上，置于高压静电场中干燥成膜，再通过疏水聚合物的溶液改性得到被动辐射制冷疏水纤维素材料，实现了日间辐射制冷性能。但其制备过程都相对复杂，可操作性差，且反射率偏低。此外，上述辐射制冷材料难以回收利用，因此增加使用成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对以上现有的问题，提供一种制备可回收、工艺简单、环境友好型纤维素辐射制冷材料及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种具有可回收性纤维素辐射制冷材料及其制备方法，包括以下步骤：1）将纤维素纤维、纤维素粉和水充分混合搅拌，制备纤维素悬浊液；2）将纤维素混合悬浊液涂覆干燥即可得到具有可回收性纤维素辐射制冷材料。
[0007]进一步地，步骤1)中纤维素纤维和纤维素粉均来自于天然植物纤维中的棉纤维、木纤维、草纤维、麻纤维以及竹纤维中的至少一种。
[0008]进一步地，步骤1)中纤维素纤维的直径为300
‑
900 nm。
[0009]进一步地，步骤1)中纤维素纤维的质量分数为25%
‑
40%，纤维素粉的质量分数为20%
‑
40%，水的质量分数为25
‑
38%，三者之和为100%。
[0010]进一步地，步骤1)中纤维素粉的粒径为0.4
‑
40 μm。
[0011]进一步地，步骤2)中具有可回收性纤维素辐射制冷材料厚度大于50 μm。
[0012]本专利技术的具有可回收性纤维素辐射制冷材料在水溶液中进行加热搅拌，即可得到纤维素纤维
‑
纤维素粉的混合悬浊液，实现纤维素辐射制冷材料的回收利用。
[0013]进一步地，加热搅拌的温度为60
‑
90℃。
[0014]由上述制备方法制备的纤维素辐射制冷材料中纤维素纤维的纳米结构与纤维素粉的微纳结构结合可以形成强烈的光散射效应，使制冷材料具有高的太阳光反射率。纤维素在“大气窗口”波段含有大量的中红外吸收化学基团（例如，C
‑
O和C
‑
O
‑
C），使其具有优异的长波红外发射率。纤维素辐射制冷材料制备工艺简单，来源丰富，无需添加其它化学试剂和助剂，并且可以回收再利用，具有明显的低成本和环境友好型特征。
[0015]本专利技术的有益之处是：（1）本专利技术提出了具有可回收性纤维素辐射制冷材料的制备方法，操作简单，环境友好，具有高的太阳反射率和长波红外发射率。
[0016]（2）本专利技术提出的纤维素辐射制冷材料，微纳纤维结构有效提高了太阳反射率，独特化学基团给予了优异的长红外发射率。
[0017]（3）本专利技术提出的纤维素辐射制冷材料，具有可回收性，通过加热疏解，得到纤维素
‑
纤维素粉悬浊液，并能够再次利用进而构建高性能的纤维素辐射制冷材料。
附图说明
[0018]图1是实施1涂覆制备的纤维素辐射制冷材料；图2是实施1中材料结构的SEM图，分别为：a)纤维素辐射制冷材料；b)纤维素粉；c)纤维素纤维；图3是实施1中纤维素辐射制冷材料，纤维素粉和纤维素纤维的反射率曲线；图4是实施1中纤维素辐射制冷材料的傅里叶红外光谱图；图5是实施1中纤维素辐射制冷材料，纤维素粉和纤维素纤维的发射率曲线；图6是实施1中纤维素辐射制冷材料与纤维素纤维、纤维素粉的降温效果对比图。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供一种具有可回收性纤维素辐射制冷材料及其制备方法：下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地
理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0020]实施例1a. 取直径为500 nm木纤维纤维素纤维、直径为20 μm木纤维纤维素粉、水均匀混合，其质量分数分别为：纤维素纤维占比35%；纤维素粉占比33%；水占比32%。
[0021]b. 混合均匀后通过刮涂的方式得到厚度为50 μm的纤维素辐射制冷材料。
[0022]c. 将收集的纤维素制冷材料加入水溶液中在70℃条件下加热搅拌，可制备纤维素纤维
‑
纤维素粉的混合悬浊液，实现纤维素辐射制冷材料的回收。
[0023]通过以上步骤可以得到的纤维素辐射制冷材料（图1），其中纳米级纤维素纤维能够对纳米级波长的光线产生良好散射作用，微米级纤维素粉能够对微米级波长的光线产生良好散射作用。通过结合纤维素纤维和纤维素粉的微、纳结构（图2），可以形成宽波长的光散射作用（0~2.5 μm），从而大幅度提升纤维素辐射制冷材料对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有可回收性纤维素辐射制冷材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将纤维素纤维、纤维素粉和水充分混合搅拌，制备纤维素悬浊液；2）将纤维素悬浊液涂覆干燥即得到具有可回收性纤维素辐射制冷材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中纤维素纤维和纤维素粉均来自于天然植物中的棉纤维、木纤维、草纤维、麻纤维以及竹纤维中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中纤维素纤维的直径为50
‑
900 nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）的纤维素悬浊液...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈礼辉，孙浩东，李建国，曹石林，黄六莲，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：