兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料及其制备方法，该纳米气凝胶材料由高交联密度的含硅聚合物基体和三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷经交联反应和超临界流体干燥形成，该纳米气凝胶材料具有由小孔和大孔组成的双峰纳米孔结构，空隙率为

【技术实现步骤摘要】
兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚合物纳米复合辐射制冷和透波材料领域，涉及兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]保持适宜的室内温度和高效的毫米波通讯效率，对于工业制造
、
农业生产和人类室内活动都具有重要意义
。
目前采用的室内温度调节方式主要是通过消耗电力进行调节，例如利用空调进行调节等
。
研究显示，人类建筑每年消耗的能量约占总能量消耗的
30
％，同时会产生
10
％的温室气体
。
与传统的降温方式相比，辐射制冷材料可以在不额外消耗能量的条件下
(
例如不额外消耗电能的条件下
)
显著改善室内温度环境
。
此外，兼具毫米波透波性能的辐射制冷材料有助于新型节能和智能通讯建筑的设计与建造
。
[0003]多孔高分子材料具有重量轻
、
柔性以及耐腐蚀等诸多优势，目前在诸多领域有着广泛的应用
。
其中，纳米气凝胶材料具有的纳米孔径
、
高比表面积
、
大量的
Si
‑
O
‑
Si
化学键和高孔隙率等独特的结构，有助于同时降低材料的热导率和提升材料的毫米波透波能力
。
但是，目前在制备兼具辐射制冷性能和高频透波性能的纳米气凝胶时仍然面临着以下问题：
(1)
由于纳米气凝胶内的孔隙尺寸
(30
～
40nm)
小于可见光波长
(390
～
780nm)
，因此可见光可以穿透纳米气凝胶材料，从而显著减低其辐射制冷性能；
(2)
纳米气凝胶中含有的大量
Si
‑
OH
官能团会显著降低材料的疏水性能，在吸水后，纳米气凝胶材料的介电损耗会显著增加，从而降低其毫米波透波性能；
(3)
传统的无机纳米凝胶材料的脆性较强，这又会显著降低材料的力学使用性能
。
本专利技术正是针对这些问题而提出的，希望可以同时有效提高纳米气凝胶材料的辐射制冷性能和毫米波透波性能
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术难以制备出同时具备具有优异辐射制冷性能和高毫米透波性能的材料的不足，本专利技术提供了兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料及其制备方法，以同时提高材料的异辐射制冷性能和毫米波透波性能
。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料，该纳米气凝胶材料由高交联密度的含硅聚合物基体聚乙烯基三甲基硅烷和三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷经交联反应和超临界流体干燥形成，该纳米气凝胶材料具有由小孔和大孔组成的双峰纳米孔结构，空隙率为
92
％～
94
％，该纳米气凝胶材料同时具有辐射制冷和毫米波透波性能
。
[0007]优选地，上述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述纳米气凝胶材料是由高交联密度的含硅聚合物基体和三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷按照三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷占高交联密度的含硅聚合物基体与三
硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷质量之和的
15wt
～
25wt
％的比例关系经交联反应和超临界流体干燥形成的
。
[0008]上述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述纳米气凝胶材料中的小孔的孔径为
30
～
40nm
，大孔的孔径为
400
～
600nm。
[0009]上述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述高交联密度的含硅聚合物基体的交联密度应满足构建纳米孔结构的要求，一种可行的高交联密度的含硅聚合物基体可以为聚乙烯基三甲基硅烷
。
[0010]上述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述纳米气凝胶材料在
Ku
波段的透波率至少为
99.5
％，优选地，当所述纳米气凝胶材料是由聚乙烯基三甲基硅烷和三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷按照三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷占聚乙烯基三甲基硅烷与三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷质量之和的
20wt
％的比例关系经交联反应和超临界流体干燥形成时，纳米气凝胶材料在
Ku
波段的透波率可以达到
99.7
％
。
[0011]上述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述纳米气凝胶材料的比表面积为
700
～
750m2/g。
[0012]上述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述纳米气凝胶材料的密度为
0.1
～
0.2g/cm3。
[0013]上述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述纳米气凝胶材料的水接触角为
125
°
～
145
°
。
[0014]上述兼具优异吸波性能和红外隐身性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述纳米气凝胶材料的导热系数不超过
26mW
·
m
‑1K
‑1，通常为
22
～
25.5mW
·
m
‑1K
‑1。
[0015]上述兼具优异吸波性能和红外隐身性能的纳米气凝胶材料的技术方案中，所述纳米气凝胶材料的具有优异的辐射制冷性能，在本申请的测试调节下，本申请所述纳米气凝胶材料的被动冷却性能
(
Δ
T)
达到了至少
7℃
，通常是7～
10℃
，例如，当所述纳米气凝胶材料是由聚乙烯基三甲基硅烷和三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷按照三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷占聚乙烯基三甲基硅烷与三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷质量之和的
20wt
％的比例关系经交联反应和超临界流体干燥形成时，纳米气凝胶材料的被动冷却性能
(
Δ
T)
可以达到
9.26℃
，在同样的测试条件下，不添加三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷时，制备的聚乙烯基三甲基硅烷纳米气凝胶材料的被动冷却性能
(
Δ
T)
仅为
2.66℃。
[0016]本专利技术还提供了上述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料，其特征在于，该纳米气凝胶材料由高交联密度的含硅聚合物基体和三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷经交联反应和超临界流体干燥形成，该纳米气凝胶材料具有由小孔和大孔组成的双峰纳米孔结构，空隙率为
92
％～
94
％，该纳米气凝胶材料同时具有辐射制冷和毫米波透波性能
。2.
根据权利要求1所述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料，其特征在于，该纳米气凝胶材料是由高交联密度的含硅聚合物基体和三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷按照三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷占高交联密度的含硅聚合物基体与三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷质量之和的
15wt
～
25wt
％的比例关系经交联反应和超临界流体干燥形成的
。3.
根据权利要求2所述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料，其特征在于，该纳米气凝胶材料中的小孔的孔径为
30
～
40nm
，大孔的孔径为
400
～
600nm。4.
根据权利要求1至3中任一权利要求所述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料，其特征在于，所述高交联密度的含硅聚合物基体为聚乙烯基三甲基硅烷
。5.
根据权利要求1至3中任一权利要求所述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料，其特征在于，该纳米气凝胶材料在
Ku
波段的透波率至少为
99.5
％
。6.
权利要求1至5中任一权利要求所述兼具优异辐射制冷和毫米波透波性能的纳米气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将高交联密度的含硅聚合物基体溶解于无水溶剂中，得到含硅聚合物基体溶液；将三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷溶解在溶剂中，得到三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷溶液；将含硅聚合物基体溶液与三硅烷醇乙基多面体低聚倍半硅氧烷溶液充分混合得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光宪，马昊宇，龚鹏剑，朴哲范，
申请(专利权)人：江苏集萃先进高分子材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：