无机辐射制冷材料、其制备方法及应用

本发明涉及辐射制冷材料，尤其涉及一种无机辐射制冷材料、其制备方法及应用。

背景技术：

1、随着能源危机日益严重，人们对于空调等人造制冷系统的需求量十分大，然而大部分的传统制冷系统具有耗电量大，释放温室气体，随时需要接通电源等问题。因此新型人造制冷系统的研究具有十分重大的意义。

2、辐射冷却是指物体自发地通过大气窗口辐射热量至外太空，与外太空交换热量从而实现降温的现象。利用辐射冷却原理制备的薄膜具有不额外消耗外部能量，零污染，高效清洁的优点，很大程度地解决了传统制冷系统的问题。

3、增强辐射制冷能力需要增强薄膜对太阳光(300～800nm)的反射率，同时提高薄膜在大气窗口波段(8～14μm)的红外发射率。

4、近年来，提出的辐射制冷材料主要包括，纳米粒子辐射体、多层膜结构辐射体、光子晶体、聚合物介电复合材料等，但是这些材料往往需要严格精密的制备条件，如电子束光刻、真空沉积等制备条件复杂且昂贵，极大限制了辐射制冷材料的规模化生产，难以满足住房或商业建筑的大面积应用需求，并且在日常使用中，聚合物在光照下受热易发生降解，应用受限，产生的微米和纳米塑料会环境造成威胁，因此开发一种具有优越性能、制备方法简单廉价且稳定，无环境污染的辐射制冷材料具有重大意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无机辐射制冷材料、其制备方法及应用。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、第一方面，本发明提供一种无机辐射制冷材料，其包括由无机纤维束自组装形成的多层结构，所述多层结构的层与层之间具有微米级的孔洞结构；

4、其中，所述无机纤维束由多个无机纤维有序组装形成，所述无机纤维的材质包括无机高发射率材料。

5、第二方面，本发明还提供一种无机辐射制冷材料的制备方法，其包括：

6、提供无机纤维溶胶，其中的无机纤维的材质包括无机高发射率材料；

7、使所述无机纤维溶胶与促凝剂混合，获得粘性溶胶，所述粘性溶胶中含有由所述无机纤维有序组装形成的无机纤维束；

8、去除所述粘性溶胶中的溶剂，获得无机辐射制冷材料。

9、第三方面，本发明还提供上述无机辐射制冷材料在物体表面降温领域的应用。

10、基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

11、本发明所提供的无机辐射制冷材料及其制备方法通过溶剂去除自组装，在材料内部形成多层孔洞，经过多重散射作用，有效提高其在太阳光波段(300-800nm)的平均反射率，并且在大气窗口波段(8-14μm)具有高平均发射率，具有极佳的辐射制冷效果。

12、此外，本发明所提供的制备方法可通过优化溶剂比例、促凝剂添加量和成膜厚度等参数来控制薄膜对特定波段的吸收、反射及散射，最终制得的辐射制冷薄膜材料在太阳波段具有高反射率(90％)，在大气透明窗口具有高发射率(发射率可达98％)，因而具有很好的辐射制冷效果。

13、所提供的制备方法简单高效，无需金属反射层，且具有良好的热稳定性，在物体表面降温、建筑物制冷等方面具有广阔的应用前景。

14、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

技术特征：

1.一种无机辐射制冷材料，其特征在于，包括由无机纤维束自组装形成的多层结构，所述多层结构的层与层之间具有微米级的孔洞结构；

2.根据权利要求1所述的无机辐射制冷材料，其特征在于，所述无机高发射率材料包括氧化铝、羟基磷灰石中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的无机辐射制冷材料，其特征在于，所述无机纤维的长度为2000-4000nm，直径为3-5nm；

4.根据权利要求1所述的无机辐射制冷材料，其特征在于，所述无机辐射制冷材料在太阳光波段的平均反射率在90％以上，在大气窗口波段的平均发射率为98％以上。

5.一种无机辐射制冷材料的制备方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述促凝胶剂包括氨水、氢氧化钠溶液中的任意一种或两种以上的组合，优选为氨水。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述无机纤维溶胶中的无机纤维的质量分数为3-8％；

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，具体包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述蒸发干燥的温度为320-340k。

10.权利要求1-4中任意一项所述的无机辐射制冷材料在物体表面降温领域的应用，优选为在建筑物降温制冷的应用。

技术总结
本发明公开了一种无机辐射制冷材料、其制备方法及应用。所述无机辐射制冷材料包括由无机纤维束自组装形成的多层结构，层与层之间具有微米级的孔洞结构；其中，无机纤维束由多个无机纤维组装形成，无机纤维的材质包括无机高发射率材料。所述制备方法包括：将无机纤维溶胶与促凝剂混合，获得粘性溶胶；去除粘性溶胶中的溶剂，获得无机辐射制冷材料。本发明通过溶剂去除自组装，在材料内部形成多层孔洞，经过多重散射作用，可有效提高其平均反射率，并且具有高平均发射率和极佳的辐射制冷效果；可通过优化溶剂比例、促凝剂添加量和成膜厚度等参数来控制薄膜对特定波段的吸收、反射及散射，所提供的制备方法简单高效，且具有良好的热稳定性。

技术研发人员：赵志刚,陈志伟
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11