一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法

本发明属于能源利用，具体涉及一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法。

背景技术：

1、近年来，人口的快速增长和工业的集约化发展使地球逐年变暖，夏季温度屡创新高，就不得不制冷，使人们有一个舒适的环境。然而传统的压缩冷却系统，如空调制冷时，需要消耗大量的能源，制冷后也会产生大量的二氧化碳等温室气体，同时还会破坏臭氧层，造成能源危机和环境问题。因此，寻求节能、环保的冷却策略是非常尤为必要的。

2、日间被动辐射制冷(pdrc)材料利用8～13μm的“大气窗口”将热量散逸到寒冷(约3k)的外太空，同时反射0.3～2.5μm的太阳光，实现了物体表面在太阳光直射下的自发降温，零能耗、零污染。pdrc材料因无需能量输入且无温室气体排放，便可将热量从大气窗口发射到外太空而自发冷却的特点引起关注，其在节能环保和个人热管理领域具有巨大应用潜力。因此pdrc材料的选择和结构的设计，需使物体在太阳辐射波长(0.3～2.5μm)范围实现高反射率，极大阻挡通过太阳辐射的热量输入；同时在大气窗口波段(8～13μm)内实现高发射率，从而将物体的热辐射损失最大化进而达到降低温度的目的。发展高效的pdrc材料对于减缓能源消耗，实现可持续发展有重要意义。

3、申请专利文献公开号为cn202210752793.7公开了一种辐射制冷复合纤维，将聚乳酸加入到二氧化钛的四氯甲烷溶液得到混合溶液，再用刮刀将混合溶液涂刮成薄膜，干燥后打碎成粉，烘干除去四氯甲烷得到聚乳酸和二氧化钛的复合材料备用，将复合材料置于模具中热压成型后再经车床切削得到纤维预制棒。将纤维预制棒插入加热炉中，使纤维预制棒依次通过纤维测径仪、张力检测桩测、辅助牵引轮，然后收到线盘并在合适张力下调整牵引速度得到外径均匀的辐射制冷复合纤维，最后将得到的辐射制冷纤维浸入聚多巴胺溶液中进行亲水改性，实现了对可见—近红外太阳光具有高反射率且在大气窗口具有高发射率。但是该专利的制备流程较为复杂，成本相对较高，并不适用于大规模应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，以解决现有技术中辐射制材料力学性能差、制备方法复杂、成本高等问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

4、s1.将左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和致孔剂在溶剂中搅拌，溶解后得复合溶液；

5、s2.将超细玻璃纤维加入至复合溶液中共混，而后进行冷冻成型，得样品；

6、s3.将样品转移至冷冻干燥机中进行冷冻干燥，即得复合多孔材料。

7、进一步地，所述步骤s1中的左旋聚乳酸、右旋聚乳酸的重均分子量军为100～3000kg/mol，且左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的质量比为1：9～9：1。

8、进一步地，所述步骤s1中的致孔剂为去离子水、聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚维酮、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、尿素、滑石粉中的至少一种；所述步骤s1中的溶剂为二甲基甲酰胺、1，4-二氧六环、三氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、甲苯、丁酮中的至少一种。

9、进一步地，所述步骤s1中的搅拌温度为20℃～70摄氏度，搅拌速率为400～900rpm，搅拌时间为3～10小时。

10、进一步地，所述步骤s2中超细玻璃纤维的直径为1-5μm，长径比为1000-3000，超细玻璃纤维组成包括sio2、cao、mgo、al2o3、na2o、k2o、fe2o3、b2o3。

11、进一步地，所述步骤s2中共混条件的搅拌温度20℃～60摄氏度，搅拌速率500～1000rpm，搅拌时间1～5小时。

12、进一步地，所述步骤s1中，复合溶液的固含量为5～30wt％；步骤s2中超细玻璃纤维添加量为复合溶液的3～20wt％。

13、进一步地，所述步骤s2中，冷冻温度为-90～-10摄氏度，冷冻时间为6～42小时。

14、进一步地，所述步骤s3中，冷冻干燥处理的温度为-80～-20摄氏度，冷冻干燥的气压为5～15pa，冷冻时间为12～72小时，

15、本发明还提供一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料，采用如权利要求1～9任一所述方法得到。

16、本发明的有益效果在于：

17、1、本发明的被动辐射制冷复合多孔材料的制备方法，利用超细玻璃纤维进行增强，提高力学性能的同时，在太阳辐射波段(0.3～2.5μm)获得了较高反射率，在大气窗口波段(8～13μm)具有高发射率，具备优异的日夜被动辐射制冷性能；

18、2、本发明的辐射制冷聚乳酸复合多孔材料的制备方法，通过调配各组分的比例，得到了具有三种不同孔径分布的多孔体系，提高了辐射制冷效果，本发明的制备方法简单，可连续大规模制备，适合工业放大应用，同时可根据实际需要设计不同的材料。

19、本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的左旋聚乳酸、右旋聚乳酸的重均分子量军为100～3000kg/mol，且左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的质量比为1：9～9：1。

3.根据权利要求1所述的一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的致孔剂为去离子水、聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚维酮、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、尿素、滑石粉中的至少一种；所述步骤s1中的溶剂为二甲基甲酰胺、1，4-二氧六环、三氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、甲苯、丁酮中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的搅拌温度为20℃～70摄氏度，搅拌速率为400～900rpm，搅拌时间为3～10小时。

5.根据权利要求1所述的一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中超细玻璃纤维的直径为1-5μm，长径比为1000-3000，超细玻璃纤维组成包括sio2、cao、mgo、al2o3、na2o、k2o、fe2o3、b2o3。

6.根据权利要求1所述的一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中共混条件的搅拌温度20℃～60摄氏度，搅拌速率500～1000rpm，搅拌时间1～5小时。

7.根据权利要求1所述的一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，复合溶液的固含量为5～30wt％；步骤s2中超细玻璃纤维添加量为复合溶液的3～20wt％。

8.根据权利要求6所述的一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，冷冻温度为-90～-10摄氏度，冷冻时间为6～42小时。

9.根据权利要求1所述的一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，冷冻干燥处理的温度为-80～-20摄氏度，冷冻干燥的气压为5～15pa，冷冻时间为12～72小时。

10.一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料，其特征在于，如权利要求1～9任一所述方法得到。

技术总结
本发明公开了一种具有被动辐射制冷功能的复合多孔材料的制备方法，属于能源利用技术领域，包括如下步骤：S1.将左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和致孔剂在溶剂中搅拌，得复合溶液；S2.将超细玻璃纤维加入复合溶液共混，冷冻成型得样品；S3.将样品转移至进行冷冻干燥，得复合多孔材料。本发明的制备方法，利用超细玻璃纤维进行增强，提高力学性能的同时，也获得了较高反射率，在大气窗口波段具有高发射率，具备优异的日夜被动辐射制冷性能；本发明的制备方法，通过调配各组分的比例，得到了具有多种不同孔径分布的多孔体系，提高了辐射制冷效果，且本发明的制备方法简单，可连续大规模制备，适合工业放大应用，同时可根据实际需要设计不同的材料。

技术研发人员：柏栋予,廖仕昌,刘慧丽,李璐,程江
受保护的技术使用者：重庆文理学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16