一种高透辐射制冷保护膜及其用途制造技术

本发明专利技术涉及一种高透辐射制冷保护膜，包括光谱调控层，所述光谱调控层包括交替层叠设置的低折射率材料和高折射率材料，高折射率材料不少于6层，低折射率材料不少于5层。该薄膜通过多层膜的结构设计实现了光谱调控，保证高可见光透光的前提下，有效隔绝太阳光波段其他能量的入射，并通过热红外波段将热量以电磁波的形式发射到宇宙天然冷源中，以实现最大程度的辐射制冷效果。辐射制冷效果。辐射制冷效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高透辐射制冷保护膜及其用途


[0001]本专利技术涉及一种保护膜，尤其涉及一种高透辐射制冷保护膜及其用途。

技术介绍

[0002]随着全球人口的增长以及社会的不断发展，气候变暖问题正变得愈发严重，而这导致制冷能耗的需求也随之增大。传统的主动制冷手段是基于压缩的冷却系统，一方面会消耗大量电力并产生大量二氧化碳，另一方面压缩冷却系统中使用的制冷剂如氟利昂等还会破坏臭氧层，造成严重的环境问题。显著区别于传统制冷手段的辐射制冷是一种通过热辐射将热量发射到寒冷宇宙中的被动制冷方式，地球的大气层对不同波长的电磁波有不同的透射率，其中对8
‑
13μm波段的电磁波透射率极高，即“大气窗口”。因此，优异的辐射制冷表面应在8
‑
13μm波段具有尽可能高的发射率，同时强烈地反射太阳光(0.3
‑
2.5μm)，从而实现不消耗任何能量的自发冷却。综上所述，辐射制冷技术可以节约能源，同时缓解传统制冷带来的温室效应、环境污染等问题。
[0003]随着纳米光子学和先进制造技术的发展，光子晶体和超材料被率先应用于辐射制冷材料。纳米光子晶体指的是通过磁控溅射、电子束蒸发等镀膜工艺或微纳加工工艺对一些半导体材料进行加工形成具有各种层状结构、超表面结构的纳米光子材料，从而在中红外特定波段实现选择性高发射。
[0004]普通材料的辐射光谱通常很宽，而光子材料可以用来设计一个可控的、窄带发射光谱的热源，这在辐射制冷中是特别需要的，文献(Nature,2014,515(7528):540<br/>‑
544.)通过集成的平面层状一维光子晶体制备了辐射制冷体。该辐射体设计了沉积在银(Ag)镜上的由7层交替的SiO2和HfO2层组成的光子晶体，其中，SiO2层因其声子极化子，在8
‑
13μm中红外波段具有极高的发射率；SiO2和HfO2层的叠合进一步调整了中红外波段的光谱发射率；此外，Ag镜可提升复合膜层对太阳光中紫外部分的反射率。通过多层膜的结构设计，该辐射制冷体能够反射大约97％的太阳光辐射，并且在大气窗口内有较强的辐射，在900W m
‑2太阳光辐射下可实现比环境温度低5℃的降温效果和40.1W m
‑2的制冷功率。
[0005]然而，目前辐射制冷材料大多应用于墙壁屋顶等户外建筑，较少地应用在显示器件中，这是因为显示器件对辐射制冷材料在光谱上有着更高的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的为提供一种适用于显示器件上的辐射制冷膜，基于该目的提供了一种高透辐射制冷保护膜，该保护膜在中红外波段选择性高发射以实现低能耗的被动制冷，在可见光波段具有极高的透过率。
[0007]所采取的技术方案为：一种高透辐射制冷保护膜，包括光谱调控层，所述光谱调控层包括交替层叠设置的高折射率材料和低折射率材料，高折射率材料不少于6层，低折射率材料不少于5层，光线经所述光谱调控层后，可见光具有90％以上的透过率，近红外具有80％以上的反射率，以达到有效阻隔近红外光，中红外光具有95％以上的发射率。
[0008]作为一种优选方案，每层低折射率材料相同或不同，选自SiO2、SiO、SiC、Al2O3、AlF3、MgF2中的一种或多种材料。
[0009]作为一种优选方案，每层高折射率材料相同或不同，选自TiO2、Ti3O5、Ti2O3、ZrO2、CeO2、HfO2中的一种或多种材料。
[0010]作为一种优选方案，所述光谱调控层由非金属层材料组成。
[0011]作为一种优选方案，所述低折射率材料和高折射率材料均为电子束蒸发镀膜形成，镀膜工艺满足以下其一或多者的结合：
[0012]—镀膜速率为0.1
‑
1.0nm/s；
[0013]—镀膜时材料的粒径为1
‑
20mm；
[0014]—成膜温度为80
‑
200℃；
[0015]—镀膜过程中真空度保持在1*10
‑2‑
1*10
‑4；
[0016]—采用离子源助镀，离子源能量参数为：电压150
‑
220V，电流3
‑
6A。
[0017]作为一种优选方案，所述光谱调控层的顶层和底层材料均为高折射率材料。
[0018]作为一种优选方案，所述光谱调控层包括由底层至顶层依次设置TiO2、SiO、TiO2、SiO 2
、TiO2、SiO、TiO2、SiO、TiO2、SiO、TiO2，外界光线入射时首先至顶层后各中间层至底层。
[0019]作为一种优选方案，还包括有有机封装层，所述有机封装层为疏水层。
[0020]作为一种优选方案，所述调控层包括依次设置的以下材料层：TiO2材料层，厚度为10
‑
20nm；
[0021]SiO材料层，厚度为20
‑
50nm；
[0022]TiO2材料层，厚度为100
‑
150nm；
[0023]SiO材料层，厚度为150
‑
200nm；
[0024]TiO2材料层，厚度为80
‑
110nm；
[0025]SiO材料层，厚度为150
‑
200nm；
[0026]TiO2材料层，厚度为90
‑
130nm；
[0027]SiO材料层，厚度为150
‑
200nm；
[0028]TiO2材料层，厚度为90
‑
130nm；
[0029]SiO材料层，厚度为20
‑
50nm；
[0030]TiO2材料层，厚度为10
‑
20nm。
[0031]另一方面，本专利技术提供了一种高透辐射制冷保护膜的用途：可以用作屏幕膜，贴合在电子产品，尤其是手机屏幕上，在室外条件下起到辐射制冷的作用，防止手机温度过高。如图1所示，辐射制备膜包括了依次设置的封装层、基底膜、辐射制冷层和AB胶层，基底膜为手机钢化膜，可以为市面购得的手机钢化膜，在手机钢化膜上沉积辐射制冷层，AB胶层用于将辐射制冷保护膜贴合在屏幕上。
[0032]本专利技术所产生的有益效果包括：该保护膜通过多层膜的结构设计实现了光谱调控，保证高可见光透光的前提下，有效隔绝太阳光波段其他能量的入射，并通过热红外波段将热量以电磁波的形式发射到宇宙天然冷源中，以实现最大程度的辐射制冷效果。具体来说，该辐射制冷保护膜可实现可见光透过率90％以上，近红外阻隔率达80％以上，中红外发射率达95％以上，最终实现5
‑
10度的降温效果。
[0033]通过高低折射率交替设置的多层膜结构设计，利用光的干涉效应，不同材料的堆
叠会使某些波段的透射增加，某些波段反射的提升，从而实现特定波段的光谱调控。
[0034]该保护膜几乎可以应用于任意材料表面的贴附降温，在具体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高透辐射制冷保护膜，其特征在于：包括光谱调控层，所述光谱调控层包括交替层叠设置的低折射率材料和高折射率材料，高折射率材料不少于6层，低折射率材料不少于5层。2.根据权利要求1所述的高透辐射制冷保护膜，其特征在于：光线经所述光谱调控层后，可见光具有90%以上的透过率，近红外具有80%以上的阻隔率，中红外光具有95%以上的发射率。3.根据权利要求1所述的高透辐射制冷保护膜，其特征在于：每层高折射率材料相同或不同，选自TiO2、Ti3O5、Ti2O3、ZrO2、CeO2、HfO2中的一种或多种材料；每层低折射率材料相同或不同，选自SiO2、SiO、SiC、Al2O3、AlF
3 、MgF2中的一种或多种材料。4.根据权利要求1所述的高透辐射制冷保护膜，其特征在于：所述光谱调控层由非金属层材料组成。5.根据权利要求1所述的高透辐射制冷保护膜，其特征在于：所述低折射率材料和高折射率材料均为电子束蒸发镀膜形成，镀膜工艺满足以下其一或多者的结合：—镀膜速率为0.1
‑
1.0 nm/s；—镀膜时材料的粒径为1
‑
20 mm；—成膜温度为80
‑
200℃；—镀膜过程中真空度保持在1*10
‑2‑
1*10
‑4；—采用离子源助镀，离子源能量参数为：电压150
‑
220 V，电流3
‑
6 A。6.根据权利要求1所述的高透辐射制冷保护膜，其特征在于：所述光谱调控层的顶层和底层材料均为高折射率材料。7.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗麟奇，孔德兴，吕彬，
申请(专利权)人：墨光新能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：