专利名称：一种常温温致红外吸收反射可逆转换组合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种常温温致红外吸收反射可逆转换组合材料，属于材料科学与工程
科学技术领域。
背景技术：
房屋的冬暖夏凉是人类自古以来追求的梦想，遗憾的是现实中往往出现冬冷夏热，房屋建筑本身由于自身的限制很难达到冬暖夏凉的作用。近代以来，随着科技进步，建筑行业也步入高速发展阶段，各种新技术，新材料成功的运用到建筑上，很大程度的改善了建筑的功能，人类的居住环境也越来越舒适，但是营造建筑热舒适环境的最常用方式是人工供暖供冷，这种方式大量消耗了地球宝贵的矿物能源，且污染环境，加剧全球温室效应。据统计，美国建筑能耗已占全美总能耗的40%，在我国仅采暖能耗也已占到全国总能耗的30%左右，且随着空调的普遍使用建筑能耗增势迅猛，能源和环境保护形势更加逼人，建筑行业的节能降耗迫在眉睫。 鉴于太阳能能量巨大，分布广，永久，清洁的优点，可充分利用其热量；另一方面，地球表面物体的温度远远高于深冷空间的温度，可进行辐射致冷。人们利用太阳能的热量和深冷空间的冷量来营造舒适的居住环境进行了大量的探索，如特朗伯墙，该墙在一年时间内，在室温控制在2(TC的情况下提供了总需热量的70X .可调太阳墙，此墙在冬季可将室温提高7。C以上，在夏季可降室温5。C以上.TIM (Transparent Insulation Material)材料，该材料冬季利用墙面的黑色涂料吸收热量传到室内，夏季利用自动遮阳装置将太阳辐照几乎全部反射掉，装有TIM材料的住宅在断电后，住户能依赖太阳能安全而舒适地生活近两年，在辐射致冷方面，D. Michell和K. L. Biggs建立了以tedlar板为屋顶的房子，在环境温度为10°C ，室内温度为5°C的时候，测得有效致冷功率为22W/m2。 A. Adder等人建立了用辐射致冷材料作盖顶的房子，对室内外的温度作了对比和记录。J. A. Saobagh建立了白漆和铝板作盖顶的房子，测得致冷功率为50W/m2。上述方法在营造建筑热舒适环境中取得了较好的效果，但是实际推广中却受到价格和空间等的限制。 建筑材料是建筑物的重要组成部分，其热效果会影响建筑物的热环境，构成建筑物的材料如地面、墙体和屋面使用的混凝土、砂浆、水泥、钢筋、砖、砌块、沥青等，其太阳吸收率和发射率与建筑物的热环境密切相关。此前的研究发现，材料日间暴晒效果主要受其太阳吸收率的影响，与发射率无关；材料夜间辐射致冷效果与发射率相关，与太阳吸收率无关。所以从调节建筑热舒适角度看，不同地区建筑对建筑材料热物性有不同的要求寒冷地区要求材料高太阳吸收率，低发射率的性质；炎热地区要求材料具有低太阳吸收率，高发射率的性质；冬冷夏热地区，则要求材料在冬季具有高太阳吸收率，低发射率性质，到了夏季则转变为低太阳吸收率，高发射率性质。 太阳辐射光谱曲线是整个太阳光谱包括紫外区、可见光区和红外区三个部分。其中波长小于0. 4 ii m的是紫外光区，波长大于0. 76 ii m的是红外光区，波长为0. 4_0. 76 y m
的是可见光区。太阳辐射经过大气吸收后到达地球表面的主要集中在可见光和红外线部分
3(0. 25-2. 5 m)，并且太阳辐射强度是随波长的不同而分布的，其峰值波长为0. 49 y m。
发明内容
本发明的目的在于公开一种常温温致红外吸收反射可逆转换组合材料，用于建筑节能领域。 该组合材料低温下红外吸收率高达90%、高温下红外吸收率低于10%、转换温度约为18°C，由上、下共两层材料重叠组合而成，下层采用对红外辐射透射率具有95% -98%吸收效果的高吸收材料，上层采用对红外辐射透射率具有可逆转换的材料，该可逆转换的材料在低温下对红外辐射透射率具有90%透射率，在高温下对红外辐射透射率具有0% _10%透射率，且高、低温两种性状在18t:左右产生可逆转换； 所述下层材料为市售的工业级酞菁染料、芳甲烷染料、银纳米材料或镍-磷合金薄膜； 所述上层材料为智能遮阳材料，该智能遮阳材料为中国发明专利"一种温致透光率可逆变化材料"，专利号ZL200410067054. 6。或中国发明专利"一种常温下为固态的致透光率可逆变材料"，专利号ZL200610119476. 2.。
本发明具有如下优点 1.由于本发明具有低温下大量吸收太阳红外能量、高温下大量反射太阳红外能量、两种不同性能转换温度约为1『C的性能，对建筑节能领域具有重要作用和意义。
2.本发明材料来源广泛、价格低廉、加工制作简单、使用方便、对环境无毒无害，具有很大的实际应用价值和社会价值。
具体实施方式
实施例1 下层材料采用对太阳红外辐射吸收率为0.95的材料，如酞菁染料、芳甲烷染料等，上层采用低温下的透光率大于90%、高温下的透光率小于5%、且转变温度约1『C的智能遮阳材料(厚度约为3mm)，重叠构成，该组合材料低温下红外吸收率可达90%、高温下红外吸收率为10%、转换温度约为18°C。 智能遮阳材料是中国发明专利"一种温致透光率可逆变化材料"，专利号ZL200410067054. 6)，首先将聚苯乙烯、氧化聚丙烯、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等中的一种或数种材料按如下质量比例溶于水中，然后将Na、 K、 Ca、 Mg等无机盐中的一种或数种按一定质量比例溶于水，再将两种水溶液按1 :1体积比混合搅拌均匀，使其各组分比例符合前述配比要求，即可制备出温致透光率可逆变化材料。该材料在低温时为无色透明液体，在高温时可转变为白色不透明液体，且温度在转变温度上下变化时，该液体在无色透明和白色不透明状态之间可逆变化。该材料组成配比质量比是聚苯乙烯、氧化聚丙烯、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等为0. 2-10%;Na、K、Ca、Mg等无机盐0. 5-10%;水为80-99. 3% ;总量满足100%。 经测试，该组合材料在0. 4-0. 8 ii m波长区辐射强大最大，所载能量约为640W/m2，因此在太阳能利用中0.4-0.8ym波长区光量子的吸收是关键。但太阳辐射能量中红外区域的能量大约占50%，也是不能忽略的，应该采用处置太阳可见光部分能量的方式进行应对处理，即需要研究常温温致红外吸收反射可逆转换材料，该材料应在18°C以下时，大量吸收太阳红外能量转换为热能，而在18°C以上时，大量反射太阳红外能量避免加热，两种性能转换温度应为18t:左右。
实施例2 下层材料采用对太阳红外辐射吸收率为0.98的材料，如银纳米材料、镍-磷合金薄膜等，上层采用低温下的透光率大于90%、高温下的透光率小于1%、且转变温度约18t:的智能遮阳材料(厚度约为3mm)重叠构成，智能遮阳材料是中国发明专利ZL200410067054. 6制作得到。 经测试，该组合材料在0. 4-0. 8 ii m波长区辐射强大最大，所载能量约为640W/m2，因此在太阳能利用中0.4-0.8ym波长区光量子的吸收是关键。但太阳辐射能量中红外区域的能量大约占50%，也是不能忽略的，应该采用处置太阳可见光部分能量的方式进行应对处理，即需要研究常温温致红外吸收反射可逆转换材料，该材料应在1『C以下时大量吸收太阳红外能量转换为热能，而在1『C以上时大量反射太阳红外能量避免加热，两种性能转换温度应为18t:左右。该组合材料低温下红外吸收率可达95%、高温下红外吸收率为2%、转换温度约为18°C。
权利要求
一种常温温致红外吸收反射可逆转换组合材料，其特征在于该组合材料低温下红外吸收率高达90％、高温下红外吸收率低于10％、转换温度约为18℃，由上、下共两层材料重叠组合而成，下层采用对红外辐射透射率具有95％-98％吸收效果的高吸收材料，上层采用对红外辐射透射率具有可逆转换的材料，该可逆转换的材料在低温下对红外辐射透射率具有90％透射率，在高温下对红外辐射透射率具有0％-10％透射率，且高、低温两种性状在18℃左右产生可逆转换的智能遮阳材料；所述下层材料为市售的工业级酞菁染料、芳甲烷染料、银纳米材料或镍-磷合金薄膜；所述上层采用的智能遮阳材料是一种温致透光率可逆变化材料。
全文摘要
一种常温温致红外吸收反射可逆转换组合材料，涉及一种建筑节能组合材料。由上、下共两层材料重叠组合而成，下层采用对太阳光红外辐射具有95％－98％吸收效果的高吸收材料酞菁染料、芳甲烷染料、银纳米材料或镍-磷合金薄膜等；上层采用对红外辐射透射率具有可逆转换的材料，该可逆转换的材料在低温下对红外辐射透射率具有90％透射率，在高温下对红外辐射透射率具有0％－10％透射率，且高、低温两种性状在18℃左右产生可逆转换的智能遮阳材料。本发明具有低温下大量吸收太阳光红外能量、高温下大量反射太阳光红外能量、两种不同性能转换温度约为18℃的性能，材料来源广泛、价格低廉、加工制作简单、使用方便、对环境无毒无害，具有巨大的经济和社会效益。
文档编号E04C2/02GK101748850SQ20091024733
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者马一平 申请人:同济大学