[发明专利]一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法，制备过程包括：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚体A和PDMS固化剂B混合形成PDMS混合物，在机械搅拌下，逐滴加入一定量的水，将水分子打散成细小的液滴后被PDMS包裹，形成PDMS包水乳状液，真空脱气后进行固化处理即可得到内部含水的PDMS薄膜，利用高温去除内部水分，形成可增强米氏散射的微纳双级多孔结构，制得一种外观为白色哑光的辐射降温薄膜。砂纸打磨去除表面的皮层后，即可获得表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜材料。该薄膜具有高的太阳光反射率、中红外发射率和优异的自清洁性能，从而达到长期辐射冷却的目的。

技术领域

本发明属于功能降温材料技术领域，涉及一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法。

背景技术

冷却建筑或其他设施是全球不可避免的需求，占能源消耗的很大比例。然而，传统的基于压缩的冷却技术在长时间使用时，不仅消耗能源，还会损害身心健康。此外，还会产生臭氧空洞、温室效应、城市热岛效应等环境问题。鉴于此，人们需要寻求具有可持续性且更具成本效益的降温方法。

被动日间辐射冷却是一种新兴的冷却技术，它通过反射太阳辐射，将热量辐射到外太空，在无需外部能源输入的情况下冷却地面物体，且没有污染物的排放，在显著减少传统冷却应用和全球能源消耗方面具有很大的潜力。被动日间辐射冷材料反射0.3-2.5μm波段的太阳能，并通过8-13μm波段的大气透明窗口将热量辐射到超冷的外层空间从而实现降温，其关键是在太阳光波段具有高反射率，同时在中红外波段具有高发射率。辐射降温材料可以有效降低建筑物和光伏设备的表面温度，提供室内热舒适性及设备使用稳定性，并可大幅降低能源消耗。

现有的技术中，如专利CN209178283U，名称为“散射辐射降温随机堆积微球涂层”，该专利的技术特点在于采用金属氧化物中的一种或多种微球颗粒与水、表面活性剂、胶体等进行共混，喷涂或刷涂在基材上，使涂层下物体获得散射辐射降温功能。虽然具有一定的降温效果，但无机颗粒由于色素的紫外吸收，较低的近短波红外反射率和太阳反射率，进一步限制了冷却效果。专利CN111704750A，“单层双面非对称多孔辐射降温薄膜、制备方法及其应用”，该专利的技术特点在于采用非溶剂致相分离法得到具有微米尺度孔洞结构的醋酸纤维素多孔聚合物基底材料，再将微米氧化物粒子定向富集于基底材料的单面上，制得单层双面非对称多孔辐射降温薄膜。虽然制得的薄膜具有高太阳光反射率和中红外发射率，但制备过程中需要使用有毒有害的溶剂，并且其在户外应用时很容易受到污染，影响材料的降温效果和使用寿命。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法，本发明所述制备方法工艺简单，环境友好，可大面积生产，由该制备方法制得的超疏水辐射降温多孔薄膜具有自清洁性能，避免了环境污染对材料降温效果和使用寿命的影响。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，包括如下过程：

将聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液铸后进行真空脱气处理，除去其中的气泡；

将真空脱气处理后的聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液进行热固化，得到内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜；

去除内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜内部的水，得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜；

对内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜表面进行打磨处理，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。

进一步优选地，所述聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液的制备过程包括：

在持续搅拌下，将去离子水逐滴加入聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂的混合物，搅拌均匀后得到所述聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液。

进一步优选地，使用蠕动泵控制水的滴加速度为3.5mL/min。