[发明专利]一种三维多孔纳米复合降温薄膜的规模化制备方法

说明书

本发明公开了一种三维多孔纳米复合降温薄膜的规模化制备方法。CA基降温薄膜材料由0.1‑0.5份醋酸纤维素、1‑5份丙酮、20‑100份水、其他助剂以及10‑20份纳米微球制备得到。本发明三维多孔纳米复合降温薄膜，是通过醋酸纤维素、纳米微球粒子和其他助剂三者协同配制备得到，其中采用醋酸纤维素与纳米微球自沉积方式获得复合薄膜，成膜过程中液体挥发导致三维多孔生成；该薄膜具有增强向太空辐射红外热量的效果，可显著降低基体表面温度，实现快速强降温，该薄膜在无需外部电力等主动降温设备、有/无太阳光照射的情况下，都能达到有效降温的目的。

技术领域

本发明属于高分子与无机复合材料技术领域，特别涉及一种三维多孔纳米复合降温薄膜的制备方法。

背景技术

目前，全球变暖的趋势不断加剧，尤其在赤道附近低纬度地区，建筑物和汽车等在户外直接暴露于太阳照射下的物体，内部温度很高，需要消耗大量的能源来降温。辐射降温是一种有效的降温方法，辐射降温利用了所有大于绝对零度的物体表面都在以电磁波的形式向外辐射能量的基本物理学原理。大气层外的外太空温度接近于绝对零度，因此外太空的温度接近绝对零度是一种“冷源”，红外辐射可将地球表面的热量传输到外太空。地球的大气窗口在 7-14μm波段范围对红外辐射(热辐射)是透明的。

被动辐射冷却(PRC)引起了人们的高度关注，因为它可以通过将热量以红外辐射(8-13µm的形式辐射到冷外层空间，从而自发地冷却表面，而对其大气是高度透明的。 这种辐射冷却机制导致了基于纯被动冷却的最有前途的冷却策略，而不需要任何额外的能量输入，如电力、制冷剂或机械泵。只有通过依靠优良的红外辐射性能，可以实现夜间PRC。 然而，高效率的白天PRC仍然是一个巨大的挑战，因为阳光在表面产生的热量的影响，只有百分之几的太阳吸收率可以抵消甚至超过来自红外辐射的冷却效果。对比发明专利名称“高耐候性环境友好型散热降温涂料及其制备方法 CN102558988 A”，对比发明采用了二氧化硅、空心玻璃微球、空心陶瓷微球等微米材料助剂，具有散热降温等功能，但其达不到真正被动式降温效果（即涂料本体温度低于环境温度的现象，所述涂料无法实现白天在太阳光照下的降温作用；对比发明专利名称“室外用全天候太阳光反射与红外辐射制冷涂料CN108250873A”对比发明专利采用了二氧化硅、空心玻璃微球、纳米红外陶瓷粉等材料助剂，具有太阳光反射能力、较强的红外辐射能力，但其制备方法成本高，且性能重复性较差。

因此，不难看出，现有技术仍存在着一些缺陷，特别是现有技术无法实现零能耗降温薄膜的规模化制备。

发明内容

本发明提供一种三维多孔纳米复合降温薄膜的规模化制备方法，利用薄膜自身高反射率从而减少对于太阳光的吸收，同时通过向外界进行热辐射的形式，去除主体多余的热量，实现被动降温的效果；

本发明还提供一种三维多孔纳米复合降温薄膜的规模化制备方法，利用CA的三维结构和倒相法自沉积技术，制备具有3D CA/纳米微球复合降温薄膜，构筑3D CA/纳米微球杂化结构，并且可以制备出低成本大面积的复合降温薄膜，有较强的普适性。

本发明的技术方案如下：

一种三维多孔纳米复合降温薄膜的规模化制备方法，复合降温薄膜的原料：0.1-0.5份醋酸纤维素、1-5份水、20-100份丙酮、其他助剂以及10-20份纳米微球。

优选的，所述水和丙酮的体积比为1:20。

优选的，所述纳米微球为SiO₂、SiC、TiO₂中一种或任意几种，其中纳米微球球形体的直径尺寸为1μm-800μm。

本发明还提供一种三维多孔纳米复合降温薄膜的规模化制备方法，制备上述复合降温薄膜，包括以下步骤：

S1 称取一定量的水和丙酮进行混合，水：丙酮的体积比为= 1:20，形成混合溶剂；

S2 将一定量的CA溶解在水和丙酮的混合溶剂中，从而形成透明的前体溶液；