[发明专利]分级粒径核壳粒子散热涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种分级粒径核壳粒子散热涂层的制备方法，首先将纳米氧化钇、硅微球与纳米氧化锌的混合物置于高温炉中，经过阶梯升温烧结后，得到分级粒径的核壳结构粒子；接着，对无机或有机透明粘接剂进行乳化；最后，将乳化后的粘接剂涂覆到粗糙清洁的基底表面，固化后得到辐射制冷涂层。对无机或有机透明粘接剂进行乳化是指将分级粒径核壳粒子加入到无机或有机透明粘接剂中，并经过磁力搅拌与超声分散，得到乳白色浆体。本方法简单，成本低，所制备的涂层在太阳波段的反射率可达96％，在大气窗口波段的发射率可达94％，导热系数大于2W/mk，同时具有较好的环境耐候性及疏水性，适合大面积的涂刷及广泛的应用。

技术领域

本发明属于建筑节能技术领域，特别是一种分级粒径核壳粒子散热涂层的制备方法。

背景技术

传统的应用于建筑空间降温的主动式制冷手段，如空调等，消耗了大量的能源，造成了严重的城市用电负荷，并且对生态环境造成了破坏。宇宙背景接近于绝对零度，可视作辐射换热系统中的理想冷源。通过8-13μm的大气透明窗口，地面建筑可以将自身热量以电磁波的形式辐射至外层空间；若能同时反射入射的绝大部分太阳辐射，便可实现零能耗制冷。这种高效、清洁且低成本的被动式辐射制冷技术，在国民经济可持续发展和环境保护方面具有重大的意义和广阔的应用前景。不仅可以作为建筑冷负荷的有效承担方式，还可用作通信基站等散热设备的热控制，保证设备的安全可靠运作。目前，薄膜类材料为被动式辐射制冷技术的主要实现载体，通过高分子有机聚合物基质(PDMS、PMMA、PVDF等)在大气窗口波段本征的高发射率，实现面向宇宙背景的有效的热辐射；并通过掺杂的无机粒子(SiO₂、Al₂O₃、TiO₂等)或多孔结构诱导的高效散射或附加的镜面金属反射层，实现在太阳波段的高反射率，从而实现了有效的全天式辐射制冷效果。但由于建筑表面多样的材料种类和复杂的形状纹理，薄膜类材料难以和建筑表面实现紧密的结合；同时，复杂的结构设计和严苛的制备工艺也限制了该类材料的大规模生产。

相较于薄膜类材料，涂料由于其高度的灵活性，是实现辐射制冷技术的理想载体。尽管国内外对辐射制冷涂料开展了相关的研究，但目前辐射制冷涂料依然存在光谱性质较差，制冷效果差，涂层结构和制备工艺复杂，应用条件苛刻，涂层的机械强度和环境耐候性较差，难以长久使用的缺点。因此发明一种具有高太阳反射率、高大气窗口发射率、工艺简单、低成本可规模化制备且具有良好耐候性的辐射制冷涂层具有广阔的应用前景和重大的意义。

发明内容

本发明目的所解决的技术问题在于解决现有技术中辐射制冷涂料依然存在光谱性质较差，制冷效果差，涂层结构和制备工艺复杂，应用条件苛刻，涂层的机械强度和环境耐候性较差，难以长久使用的问题。提供一种分级粒径核壳粒子散热涂层的制备方法，利用核壳结构提高太阳波段的后向散射能力，进而增强太阳波段的反射率；同时利用材料宽红外波段分子振动模式，提高红外波段的整体发射率，以克服现有辐射制冷涂层反射率低、红外波段发射窗口窄、冷却效果差、制备复杂且耐候性差的缺点。

为了实现本发明目的，本发明公开了一种分级粒径核壳粒子散热涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将纳米氧化钇、硅微球与纳米氧化锌的混合物置于高温炉中，经过阶梯升温烧结后，得到分级粒径的核壳结构粒子；

步骤2、对无机或有机透明粘接剂进行乳化；

步骤3、将乳化后的粘接剂涂覆到粗糙清洁的基底表面，固化后得到辐射制冷涂层。

进一步地，所述对无机或有机透明粘接剂进行乳化是指将分级粒径核壳粒子加入到无机或有机透明粘接剂中，并经过磁力搅拌与超声分散，得到乳白色浆体。

进一步地，分级粒径核壳结构粒子中粒径300-1000nm的粒子占比为30％,1-10μm的占40％,10-50μm的占30％。

进一步地，阶梯升温分为两个阶段，第一阶段温度为500-800℃，第二阶段温度为800-1100℃。