一种太阳能光热控温薄膜及其制备方法

本发明涉及薄膜，具体涉及一种太阳能光热控温薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、在当前节约能源和环保意识日益增强的全球背景下，高效利用太阳能已成为各行业的关键目标。太阳能作为一种清洁能源，通过有效利用太阳能，不仅可以减少对化石燃料的依赖，还能降低温室气体排放，进而减缓全球变暖的速度。优化太阳能的使用效率，有助于提升整体能源利用率，同时促进环境保护，推动实现可持续发展目标。

2、传统户外结构的表面材料光学性能是静态的，这意味着它们无法根据环境变化自动调整对光的吸收和反射。在不同的光照条件下，这些材料的性能和效率会受到限制。例如，反射率高的白色户外表面能够强烈反射太阳光，这种高反射率在夏季有助于降低吸收的热量，从而减少制冷能耗。然而，在冬季同样的高反射性材料却无法有效吸收太阳能热量，导致需要更多的能源来进行加热。因此，这些材料在应对不同季节和温度变化时表现出局限性，不能提供全年优化的热能管理。

3、因此，有必要提供一种太阳能光热控温薄膜及其制备方法，显著提高能源的利用效率，减少能源消耗。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一，为此本发明提出一种太阳能光热控温薄膜及其制备方法，显著提高能源的利用效率，减少能源消耗。

2、本发明的发明构思：通过设计微结构来响应太阳光的变化规律，使薄膜在不同的光照条件下自动调节材料的吸收和反射特性。在太阳光入射角度较低的冬季，微结构可增加对太阳光的吸收，以提升热量获取；而在夏季或阳光直射时，薄膜上的微结构可增加反射率，减少热量吸收，从而降低室内温度。

3、本发明的第一方面提供一种太阳能光热控温薄膜。

4、具体的，所述太阳能光热控温薄膜的表面包括微结构；

5、所述微结构包括竖立面和斜坡面。

6、优选的，所述竖立面的高度为0.1～1cm。

7、进一步优选的，所述竖立面的高度为0.1～0.5cm。

8、更进一步优选的，所述竖立面的高度为0.1cm。

9、优选的，所述斜坡面的倾斜角度为20～30度。

10、进一步优选的，所述斜坡面的倾斜角度为20～25度。

11、更进一步优选的，所述斜坡面的倾斜角度为22度。

12、优选的，所述微结构的结构参数满足a<arctan(h/t)<90-2*x；

13、其中，a为冬季光线的最大入射角，h为竖立面的高度，t为竖立面和斜坡面之间的分布间距，x为斜坡面的倾斜角度。

14、当竖立面和斜坡面之间的分布间距(t)过大时，即arctan(h/t)<a时，此时冬季光线入射角大于arctan(h/t)部分将无法透过薄膜，即降低冬季吸收辐射的效果。

15、当斜坡面的倾斜角度(x)过大时，夏季光线入射在斜坡面上的部分经过反射而进一步穿过透明的竖立面透过薄膜，即降低夏季减少吸收辐射的效果。

16、优选的，所述竖立面和斜坡面之间的分布间距(t)为0.1～1cm。

17、优选的，所述斜坡面的表面覆盖高反射层。

18、优选的，所述高反射层的材料包括铝、银中的任意一种。

19、优选的，所述高反射层的厚度为50～1000nm。

20、进一步优选的，当高反射层的材料为铝时，高反射层的厚度为100～1000nm；当高反射层的材料为银时，高反射层的厚度为50～200nm。

21、优选的，所述高反射层的反射率为90～98％。

22、优选的，所述太阳能光热控温薄膜的材料包括聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的任意一种。

23、优选的，所述微结构的厚度为0.1～1cm。

24、本发明的第二方面提供一种太阳能光热控温薄膜的制备方法。

25、具体的，包括以下步骤：

26、采用压印技术在太阳能光热控温薄膜的材料上形成微结构，再使用蒸发镀膜工艺在微结构表面形成高反射层，制得太阳能光热控温薄膜。

27、相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

28、本发明的薄膜通使用压印技术在薄膜表面形成微结构，微结构可对光的传播路径进行调控。微结构根据太阳光的入射角度变化自动调节吸收和反射特性，薄膜能够提供更舒适的室内环境温度，减少对人工加热和冷却系统的依赖。由于薄膜的光学特性能够动态调整，薄膜在全年不同的光照条件下均能优化能量管理。显著提高能源利用效率，减少能源消耗。薄膜通过减少取暖和制冷的能源需求，从而降低建筑物的碳排放，具有显著的环保效益。

技术特征：

1.一种太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述太阳能光热控温薄膜的表面包括微结构；

2.根据权利要求1所述的太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述竖立面的高度为0.1～1cm。

3.根据权利要求1所述的太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述斜坡面的倾斜角度为20～30度。

4.根据权利要求1所述的太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述微结构的结构参数满足a<arctan(h/t)<90-2*x；

5.根据权利要求1所述的太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述斜坡面的表面覆盖高反射层。

6.根据权利要求5所述的太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述高反射层的材料包括铝、银中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述高反射层的厚度为50～1000nm。

8.根据权利要求5所述的太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述高反射层的反射率为90～98％。

9.根据权利要求1所述的太阳能光热控温薄膜，其特征在于，所述太阳能光热控温薄膜的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种。

10.权利要求1至9中任一项所述的太阳能光热控温薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及薄膜技术领域，具体公开了一种太阳能光热控温薄膜及其制备方法。太阳能光热控温薄膜的表面包括微结构；微结构包括竖立面和斜坡面。本发明的薄膜通使用压印技术在薄膜表面形成微结构，微结构可对光的传播路径进行调控。微结构根据太阳光的入射角度变化自动调节吸收和反射特性，薄膜能够提供更舒适的室内环境温度，减少对人工加热和冷却系统的依赖。由于薄膜的光学特性能够动态调整，薄膜在全年不同的光照条件下均能优化能量管理。显著提高能源利用效率，减少能源消耗。薄膜通过减少取暖和制冷的能源需求，从而降低建筑物的碳排放，具有显著的环保效益。

技术研发人员：汪万林,邢红云
受保护的技术使用者：大湾区大学（筹）
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14