一种柔性透明辐射制冷窗材料制造技术

本发明专利技术涉及一种柔性透明辐射制冷窗材料，由中红外发射层、近红外反射层和可见光增透层组成；所述中红外发射层为高分子聚合物材料，厚度为50～300μm，实现中红外波段吸收/发射；所述近红外反射层材料为银，厚度为10nm，实现近红外0.8～2.5μm太阳光谱的反射；所述可见光增透层为高分子聚合物材料，厚度为50～300μm，通过构造聚合物

【技术实现步骤摘要】
一种柔性透明辐射制冷窗材料


[0001]本专利技术属于能源利用
，具体为日间辐射制冷技术，尤其涉及一种柔性透明辐射制冷窗材料。

技术介绍

[0002]为解决夏季降温问题，空调等能源输入型降温方式被广泛运用，消耗了全球15％的电力并增加了10％的温室气体排放，加剧了全球变暖与能源危机等问题。与基于传统基础设施的主动冷却技术相比，被动温度调节可能能够提供更节能、更经济的选择。
[0003]具有高可见光透明度和高IR反射率的低发射率玻璃窗已被广泛用于抑制辐射热能传递，从而提高隔热性。然而，在炎热的气候中，它们可能阻碍辐射冷却，并可能导致室内温度不必要的升高，通常称为温室效应。当太阳能通过建筑物或车辆的透明窗户时，它随后会被室内的任何物体吸收，从而导致室内温度升高。当使用低辐射率玻璃窗时，此类加热物体发出的辐射热能将被限制在建筑物或车辆内，从而产生温室效应。
[0004]为了最大限度地减少日间太阳辐射引起的室内温度升高，窗户需要尽可能抑制太阳光谱中近红外波段的能量向内传输(波长为0.8～2.5μm)，而对可见光波长(0.4～0.8μm)应有效透射，以实现日光照明。此外，窗户还要在“大气窗口”波段(8～13μm)具有高发射率(吸收率)，从而与低温外太空进行辐射换热以达到制冷的效果。即窗户显示出高可见光透明率、近红外反射率、中红外发射/吸收率。
[0005]近年来，许多透明的近红外滤光片来阻挡近红外(NIR)太阳辐射。然而，一些NIR滤光片通过吸收来阻挡NIR太阳辐射，例如，W
18
>O
49
、Cu2‑
x
S/SiO2和(NH4)
x
WO3，这会增加额外的热负荷。为了减少热负荷，通过反射过滤NIR太阳辐射是一种有效的方法。此类NIR反射滤光片可以通过导电层实现，例如ITO和电介质/金属/电介质(D/M/D)结构。然而，这些NIR反射滤光片也将在中红外(MIR)波段内显示高反射(低发射)，这抑制了辐射冷却。为了同时实现高可见光透射、NIR反射和MIR发射，可以将NIR反射滤光片(例如D/M/D或ITO)和透明MIR发射结构(例如SiO2或PDMS)结合起来。作为一种常见的可见光透明近红外反射膜，D/M/D结构通常用作光谱选择性滤光片，可以透射大部分可见光并反射近红外太阳辐射。由于破坏性多反射干扰，介电层可以增强可见光透射，薄金属层负责NIR反射，研究表明，D/M/D结构的光谱选择性能高于ITO结构。作为一种聚合物，PDMS比SiO2在“大气窗口”波段(8～13μm)具有更好的吸收/发射性能，同时，作为一种柔性基地，PDMS具有比介质更加广阔的应用前景。采用PDMS+D/M/D结构(在PDMS薄膜基底上镀制电介质薄膜/金属薄膜/电介质薄膜的结构)可实现可见光透明，近红外反射和中红外发射功能，但制备过程中需要在PDMS基底上镀制D/M/D多层膜结构，且不利于大面积生产，阻碍了该类型薄膜的商业化应用。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术的中存在的上述问题，本专利技术提供一种柔性透明辐射制冷窗材料，该材料具有所需的光谱选择性，结构简单，原材料易得，制冷效果显著，易与大面积生产
和应用
[0007]为了实现专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性透明辐射制冷窗材料，由依次设置的中红外发射层、近红外反射层和可见光增透层组成。
[0008]在本专利技术的优选的实施方式中，所述的中红外发射层为高分子聚合物材料，厚度为50～300μm，实现中红外波段吸收/发射；所述的近红外反射层的材料为银，厚度为10nm，实现近红外0.8～2.5μm太阳光谱的反射；所述的可见光增透层为高分子聚合物材料，厚度为50～300μm。
[0009]在本专利技术的优选的实施方式中，所述的中红外发射层的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS，)厚度为50～300μm；所述的近红外反射层的材料为银，厚度为10nm；所述的可见光增透层的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)中任意一种，厚度为50～300μm。
[0010]在本专利技术的优选的实施方式中，所述的柔性透明辐射制冷窗材料在0.4～0.8μm太阳辐射可见光波段的平均透射率大于0.6，在0.8～2.5μm太阳辐射近红外波段平均反射率大于0.7，在8～13μm“大气窗口”的平均发射率大于0.93。
[0011]本专利技术中提出的柔性透明辐射制冷窗材料可以使用物理气相沉积法制备。例如磁控溅射镀膜法，以PDMS薄膜为基底，靶材选择银靶，将基底放入真空腔室中，向其中充入氩气，随后对腔室通电，腔室中的电子会在电磁场的作用下与氩原子碰撞，所产生的氩离子则在电磁场的作用下加速撞击银靶，因撞击而溅射产生的银原子则会沉积在PDMS基底上。再将另外一层PDMS吸附在银表面，即可得到本专利技术的聚合物
‑
金属
‑
聚合物(PMP)结构。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果在于：
[0013]1.本专利技术通过构造聚合物
‑
金属
‑
聚合物(PMP)结构，实现可见光透射、近红外高反射的功能；本专利技术得到的柔性透明辐射制冷窗材料在0.4～0.8μm太阳辐射可见光波段的平均透射率大于0.6，在0.8～2.5μm太阳辐射近红外波段平均反射率大于0.7，在8～13μm“大气窗口”的平均发射率大于0.93。
[0014]2.本专利技术的材料具有简单的对称结构，外层材料为商用聚合物材料尤其是PDMS，原料易得，且厚度范围广，制备容易，适于大规模生产和应用。
[0015]3.本专利技术的材料具有简单的对称结构，不存在使用方向问题，使用方法简单。
附图说明
[0016]下面结合附图做进一步说明。
[0017]图1为一种柔性透明辐射制冷窗材料结构示意图；
[0018]其中，1为中红外发射层、2为近红外反射层、3为可见光增透层。
[0019]图2为实施例1的涂层材料的光谱透射、反射以及吸收(发射)率图。
[0020]图3为实施例2的涂层材料的光谱透射、反射以及吸收(发射)率图。
[0021]图4为实施例1的涂层材料与普通玻璃材料的冷却功率的温度依赖性比较图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步地描述。
[0023]实施例1
[0024]参见图1，一种柔性透明辐射制冷窗材料由依次设置的中红外发射层1、近红外反射层2、可见光增透层3组成。中红外发射层1的材料为100μm厚的聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS；)近红外反射层2的材料为10nm厚的银，银在0.3～2.5μm波段的反射率大于0.96；可见光增透层3的材料为100μm厚的聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS)。
[0025]涂层材料在太阳辐射近红外波段(0.8～2.5μm)平均透射率为0.61，在8～13μm“大气窗口”的平均反射率为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性透明辐射制冷窗材料，其特征在于，由依次设置的中红外发射层、近红外反射层和可见光增透层组成。2.根据权利要求1所述的柔性透明辐射制冷窗材料，其特征在于，所述的中红外发射层为高分子聚合物材料，厚度为50～300μm，实现中红外波段吸收/发射；所述的近红外反射层的材料为银，厚度为10nm，实现近红外0.8～2.5μm太阳光谱的反射；所述的可见光增透层为高分子聚合物材料，厚度为50～300μm。3.根据权利要求1所述的柔性透明辐射制冷窗材料，其特征在于，所述的中红外发射层的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS，)厚度为50～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：林承友，张欢欢，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：