一种辐射冷却薄膜材料的制备方法

1.本技术涉及降温材料技术领域，特别是一种辐射冷却薄膜材料的制备方法。


背景技术：

2.冰川消融、全球变暖，每年不断攀升的高温带来的危机已经迫在眉睫，空调、风扇等传统制冷方式只能为人们在持续的高温下带来短暂的清凉。在全面升温的压迫下，这种耗能的方式不仅是治标不治本。更甚者会带来恶性循环加速升温。而被动辐射制冷这种不耗能的制冷方式的研究让解决变暖问题有了现实途径，通过大气窗口以红外辐射向宇宙空间输出热量降温不论是在节约能源还是环保清洁方面都有着不错表现。
3.近年来，学者们通过光子晶体、多层叠加薄膜、超材料等方法都完成了日间辐射冷却，但是这些手段需要的设备精密、操作复杂使得其不能在实际生活中得到普及放大应用。基于此，本技术旨在通过简单的设计和单一的材料改性，制作出较高性能的辐射冷却材料，达到日间降温的效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种辐射冷却薄膜材料的制备方法，通过简单的设计和单一的材料改性，制作出较高性能的辐射冷却材料，达到日间降温的效果。
5.本技术实施例公开了一种辐射冷却薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：s1 pmma/pdms前驱体溶液制备：称取聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）粉末2.5g置于烧杯中，固定pmma粉末的质量分数为15%，加入不同质量分数的聚二甲基硅氧烷（pdms）溶液，剩余质量为溶剂，搅拌至完全溶解，制得不同含量pdms的前驱体纺丝液；s2 pmma/pdms薄膜制备：将配好的纺丝液吸入注射器，后将注射器固定在发射端，控制静电纺丝机中的温度和湿度，高压电源调至12kv，推料速度为0.002mm/s，开始纺丝，观察纺丝稳定后打开接受器，约八小时后完成所得薄膜。
6.优选的，步骤s1中溶剂为n-n 二甲基甲酰胺（dmf）与甲酸以2：1的比例配置而成。
7.优选的，步骤s1的搅拌工艺为：加入转子，置于磁力搅拌器搅拌20h后，再将其放入超声确保其完全溶解。
8.优选的，步骤s2中纺丝液的注入工艺为：将配好的纺丝液移至操作台，取纺丝针头将注射器吸入最大量程，再缓慢推出至针头处直至有少许溶液溢出，排除空气对成膜均匀性的影响。
9.本发明的优点在于之前在辐射冷却材料方面的研究多集中于突破性能瓶颈，比如光子晶体和多层叠加材料的模式。这些工作对于设备与成本的要求都非常高，同时对科研人员的实验操作要求也比较精细。虽然得到了很好的科研成果，但是运用于实际不具备良好的放大生产。本技术以pmma为基体，pdms为改性材料，dmf/甲酸为溶剂，通过静电纺丝的方式制作了不同质量分数pdms的复合纤维薄膜，主要突出了以简单的操作、单一的设计理念制作出性能良好的辐射冷却材料，实现材料同时在太阳光谱的高反射率和大气窗口的高
发射率。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1所示为本发明实施例1、3、4中得到的不同质量分数pmma/pdms薄膜的sem照片；图2所示为实施例1与对比例1的红外吸收光谱图；图3所示为实施例1-4与对比例1的发射率谱图；图4所示为实施例1、3与室温、棉布的降温效果图；图中：图1中的（a）对应实施例1；图1中的（b）对应实施例3；图1中的（c）对应实施例4。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.实施例1s1 pmma/pdms前驱体溶液制备：称取pmma粉末2.5g置于烧杯中，固定pmma粉末的质量分数为15%，计算溶液总质量减去pmma与pdms后，剩余质量将dmf与甲酸以2：1的比例加入烧杯中，加入磁子，放入磁力搅拌器搅拌20小时后，再将其放入超声确保其完全溶解，制得纯pmma的前驱体纺丝液。
14.s2 pmma/pdms薄膜制备：将配好的纺丝液吸入注射器，后将注射器固定在发射端，控制静电纺丝机中的温度和湿度，高压电源调至12kv，推料速度为0.002mm/s。开始纺丝，观察纺丝稳定后打开接受器接收薄膜，从接收器取下编号后进行表征测验。
15.实施例2s1 pmma/pdms前驱体溶液制备：称取pmma粉末2.5g置于烧杯中，固定pmma粉末的质量分数为15%，分别加入质量分数5%的pdms，计算溶液总质量减去pmma与pdms后，剩余质量将dmf与甲酸以2：1的比例加入烧杯中，加入磁子，放入磁力搅拌器搅拌20小时后，再将其放入超声确保其完全溶解，制得pdms含量5%的前驱体纺丝液。
16.s2 pmma/pdms薄膜制备：将配好的纺丝液吸入注射器，后将注射器固定在发射端，控制静电纺丝机中的温度和湿度，高压电源调至12kv，推料速度为0.002mm/s。开始纺丝，观察纺丝稳定后打开接受器接收薄膜，从接收器取下编号后进行表征测验。
17.实施例3s1 pmma/pdms前驱体溶液制备：称取pmma粉末2.5g置于烧杯中，固定pmma粉末的质量分数为15%，分别加入质量分数7%的pdms，计算溶液总质量减去pmma与pdms后，剩余质量将dmf与甲酸以2：1的比例加入烧杯中，加入磁子，放入磁力搅拌器搅拌20小时后，再将其
放入超声确保其完全溶解，制得pdms含量7%的前驱体纺丝液。
18.s2 pmma/pdms薄膜制备：将配好的纺丝液吸入注射器，后将注射器固定在发射端，控制静电纺丝机中的温度和湿度，高压电源调至12kv，推料速度为0.002mm/s。开始纺丝，观察纺丝稳定后打开接受器接收薄膜，从接收器取下编号后进行表征测验。
19.实施例4s1 pmma/pdms前驱体溶液制备：称取pmma粉末2.5g置于烧杯中，固定pmma粉末的质量分数为15%，分别加入质量分数10%的pdms，计算溶液总质量减去pmma与pdms后，剩余质量将dmf与甲酸以2：1的比例加入烧杯中，加入磁子，放入磁力搅拌器搅拌20小时后，再将其放入超声确保其完全溶解，制得pdms含量10%的前驱体纺丝液。
20.s2 pmma/pdms薄膜制备：将配好的纺丝液吸入注射器，后将注射器固定在发射端，控制静电纺丝机中的温度和湿度，高压电源调至12kv，推料速度为0.002mm/s。开始纺丝，观察纺丝稳定后打开接受器接收薄膜，从接收器取下编号后进行表征测验。
21.对比例1s1 纯pdms膜的制备：将pdms溶液置于培养皿中，加入固化剂制得纯pdms膜。
22.利用扫描电镜对实施例1、3、4进行形貌分析，结果如图1 所示；对实施例1和4、对比例1的产品分别进行红外吸收光谱测试，结果如图2所示；结合图1-2分析，形貌分析表明薄膜的纤维交错组织较为致密，纤维的直径较为均匀且薄膜表面不同的纤维搭叠形成了不规则的孔径，正是这些孔径保证了薄膜在太阳光波段的高反射率；红外分析表明复合纤维薄膜在8~13μm具有较好的发射率，满足了辐射冷却材料的基本条件；发射率谱图证实了pdms改性材料在薄膜大气窗口发射率方面做出较大的贡献；降温效果显示证明了pmma/pdms复合纤维薄膜，在实际应用中确实具有辐射冷却的作用。
23.本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。