[发明专利]一种红外选择性辐射降温纳米功能组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种红外选择性辐射降温纳米功能组合物及其制备方法，该组合物由二氧化硅、稀土硅酸盐化合物和钼酸盐化合物按照质量比例1:(0.5～2):(0.5～2)通过球磨均匀混合而成，二氧化硅、稀土硅酸盐化合物和钼酸盐化合物分别在8～10μm、9～12μm和10～14μm范围内具有强的红外选择性辐射性能。根据化学计量比SiO₂‑(0.5～2)Re₂O₃‑(0.1～1.0)Na₂O(Re＝La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Er、Tm、Yb、Y、Sc)和RMoO₄(R＝Mg、Ca、Sr、Ba)，通过溶胶‑凝胶和高温固相法制得稀土硅酸盐化合物和钼酸盐化合物。该红外选择性辐射降温纳米功能组合物可用于制备日夜双效辐射降温器等功能器件，实现建筑物、粮油库、太阳能电池背板等提供零耗能降温冷却和节能增效。

技术领域

本发明属于热辐射技术领域，涉及一种红外选择性辐射降温纳米功能组合物及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，能源危机问题日显突出，空调降温在能源消耗中占有相当的比例，发展高效辐射降温技术，对于减少电能消耗、保护环境具有重要意义。辐射降温是指地球上的物体通过红外大气窗口将热量传递至外太空的过程，辐射降温材料就是基于这一原理制备出的具有自发降温功能的材料。在热量传播过程中，大气是红外辐射的主要传输介质，虽然大气对可见光是透明的，但是在红外波段有很大一部分的红外辐射无法透过大气。这是由于大气中存在的H₂O、CO₂、O₃和CH₄等多原子气体分子在红外辐射传输过程中会引起分子中电偶极距的变化，导致红外辐射的吸收或散射，且实际大气中，还存在很多固体或液体的悬浮物，如烟、雾、雨、雪、灰尘等，它们也会对红外辐射的传输起阻碍作用。根据对大气透过率的研究，发现在8～14μm波段各种气体分子的吸收较弱，红外辐射可以透过大气层向远方传播，因此该区域被称为“大气窗口”。

在太阳光照环境下，辐射降温器在工作过程中的热量交换主要包括以下几种：第一，吸收的太阳辐射；第二，吸收大气中的红外辐射；第三，通过红外窗口排出的红外辐射；第四，自然空气下的热对流及热传导。为实现达到最佳的被动降温效果，辐射降温材料需要在8～14μm红外波段具有高的发射率以及在0.38～2.5μm太阳光谱波段具有高的反射率。辐射降温器通常包括红外辐射层和太阳光反射层，红外辐射层的作用是将物体的热量通过红外大气窗口排出至太空，太阳光反射层的作用是高效地反射太阳光，减少太阳光热吸收。

目前，在夜晚无光照条件下的辐射降温器已实现，但是在白天光照条件下达到满足实用性能要求的高性能辐射降温器尚未出现。现有公开报道的辐射降温器主要有以下方法：一种是通过光刻蚀技术以及纳米等离子沉积技术，构筑纳米结构的辐射降温器，这种结构的光子辐射降温器造价成本高，无法实现大规模生产，且光子辐射降温器结构强度低、易破坏、长期稳定性差。另一种是将钛白粉、玻璃微球等无机功能物质与聚合物复合粘结到高反射金属基底上得到辐射降温器，但是由于钛白粉、玻璃微球等功能物质在红外光谱区的吸收选择性不够，制得的辐射降温器在8～14μm范围外的非红外大气窗口具有高的吸收率和发射率，选择性辐射能力差，易于从环境中吸收大量额外的大气热辐射，进而使辐射器整体降温效果减弱，有效降温功率不够理想。目前，可用于满足日夜双效辐射降温器功能要求，且易于大规模低成本制造的红外选择性辐射降温纳米功能组合物及其制备工艺还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种能解决现有技术中存在缺陷的红外选择性辐射降温纳米功能组合物，本发明的另一目的是提供上述红外选择性辐射降温纳米功能组合物的制备方法。