CN110172184A - 具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法 - Google Patents

具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110172184A
CN110172184A CN201910321819.0A CN201910321819A CN110172184A CN 110172184 A CN110172184 A CN 110172184A CN 201910321819 A CN201910321819 A CN 201910321819A CN 110172184 A CN110172184 A CN 110172184A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellulose
biological
composite material
nano
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910321819.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张涛
周豪
陈浩
杨冬亚
岳学杰
邱凤仙
顾斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201910321819.0A priority Critical patent/CN110172184A/zh
Publication of CN110172184A publication Critical patent/CN110172184A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36—After-treatment
    • C08J9/365—Coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
    • C23C14/205—Metallic material, boron or silicon on organic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0806—Silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0812—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Abstract

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及具有散热功能的复合材料，尤其涉及一种具有双重散热功能的红外复合材料，由具有生物结构的纤维素和纳米金属颗粒构成，金属颗粒沉积在纤维素表面，其中，所述生物结构的纤维素具有木材的垂直孔结构，孔径10～100μm，所述纳米金属颗粒粒径15～100 nm，沉积层厚度2～12 nm。还公开所述材料的制备方法。本发明所制备的材料具有较高的吸水蒸发性能，在红外波段范围内具有较高的红外反射率，两种机制共同作用下，达到降低材料表面温度的效果。原料简单，利用材料自身的结构，借助高红外反射率涂层，达到有效的耦合作用进行降温。金属涂层具有较高的红外反射率，很好的反射外界辐射，减少热量的摄入，达到降温效果。

Description

具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，涉及具有散热功能的复合材料，尤其涉及一种具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的快速发展和人民生活水平的提高，用于冷却建筑和机械的能源消耗在世界范围内的总能源消耗占比越来越高，每年大约有15％的电力消耗和10％的温室气体排放归因于全球的冷却系统。因此，急需开发能够达到冷却效果却无能量损耗的技术。现有的一种方法是利用相变散热，通过压缩、冷凝、节流和蒸发等物理过程来实现冷却，其主要缺点是需要找到一种介质作为反应物，该反应物需要持续不断地提供，很难实现连续的反应。另一种方法是利用红外辐射冷却，在材料表面构建高红外发射率、高红外反射率涂层，从而达到被动冷却的效果。
自然界中存在很多功能与结构相统一的生物材料，是人类创新的灵感源泉。例如，树木有效的吸水蒸发性能，天然的木材形成高性能的太阳能蒸汽装置，能够促进对太阳能蒸汽连续操作实现快速水运输，从而实现海水淡化的作用。银蚁栖息在撒哈拉沙漠，地球上最热的陆地环境之一，它们的毛发很特殊，能够有效地散射和反射阳光，来降低身体的温度。相反，去除了毛发的银蚁，体温增加了五到七度。在仿生研究中，这种动物独特的冷却机制引起了人们的兴趣。与大多数目前使用的需要能量和资源来散热的冷却方法相比，被动辐射散热被认为是一种有效的冷却技术，同时具有很高的实际意义。
本发明将这两种性能结合到一起，通过沉积法将纳米金属可怜嵌在木材表面，制备出metal-wood双层木材，具有吸水蒸发散热的功能和优异的红外反射性。制得的材料保留了原木组织的宏观和微观结构，同时在横截面上形成金属镜，可以有效地反射太阳辐射用来作为蒸发冷却的装置。基于上述性质，本发明讨论了金属涂层和吸水蒸发对材料表面温度调节效应的影响，为冷却材料的设计和制备提供了新思路。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是公开一种具有双重散热功能的复合材料及其制备方法。该材料具有较高的吸水蒸发性能，较高的红外反射率，在两种机制共同作用下，达到降低材料表面温度的效果，适用做红外降温材料。
技术方案：
一种具有双重降温功能的红外复合材料，由具有生物结构的纤维素和纳米金属颗粒沉积层构成，纳米金属颗粒沉积在纤维素表面，其中，所述生物结构的纤维素具有木材的垂直孔结构，孔径为10～100 μm，所述纳米金属颗粒粒径为15～100 nm，沉积层厚度2～12 nm。
本发明较优公开例中，所述具有生物结构的纤维素与纳米金属颗粒的质量比100：1～10：1。
本发明较优公开例中，所述纳米金属颗粒包括但不限于银、金、铝、铜等金属。
本发明较优公开例中，所述具有生物结构的纤维素来自原木，包括但不限于杨木、桐木、桦木、松木或杉木。
本发明所公开的双重降温功能的红外复合材料，具有中空定向孔结构和双重降温功能，在红外波段范围内具有较低的红外辐射性能。其中，在2～20 μm波段范围内，红外发射率低于0.5；天然孔结构具有毛细管效应，能够利用挥发性液体蒸发吸热；所述银纳米颗粒具有红外辐射冷却效应。
本发明的另外一个目的，在于公开了所述具有双重降温功能的红外复合材料的制备方法，包括如下步骤
a）生物质材料预处理：按生物质材料与酸溶液的固液比为400 g：1～3L计，将生物质材料浸渍在浓度为3～6%的酸溶液中8～12h后，真空干燥，得预处理生物质材料；其中所述酸溶液为无机酸溶液，包括盐酸、硫酸或二者混合；
b）木质素脱除：按预处理生物质材料与碱溶液的固液比为100：1～350：2g/L计，将生物质材料浸渍在浓度为4～30 wt%的碱溶液中，密闭环境内50～80℃反应4～10 h，优选60℃反应7h，真空干燥，得去除木质素的生物质材料，其中所述碱溶液包括但不限于溶质为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾；
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的生物质材料与亚氯酸钠溶液的固液为10～100：1g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为1～10 wt%的亚氯酸钠溶液中，40～80℃处理2～6h，优选60℃反应4h，得具有生物结构的纤维素；
d）生物结构的孔径调控：3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h，得到致密化生物结构的纤维素。通过调节浸泡时间，可以得到不同孔径的生物质材料；
e）双重散热功能材料的制备：按纳米金属与致密化生物结构的纤维素的质量比为1：100～1：10计，利用沉积法将纳米金属颗粒沉积在致密化生物结构的纤维素的表面。
本发明较优公开例中，步骤e）所述沉积法包括磁控溅射沉积法、化学气相沉积法、蒸镀沉积法、电化学沉积法等惯用沉积方法。
有益效果
本发明公开一种具有散热性能和高红外反射率的材料及其制备方法，该材料具有较高的吸水蒸发性能，在红外波段范围内具有较高的红外反射率，两种机制共同作用下，达到降低材料表面温度的效果，适用于红外降温材料。使用材料简单，利用材料自身的结构，再借助高红外反射率涂层，达到有效的耦合作用进行降温。纳米金属涂层可通过不同时间和功率的制备，通过简单的结构设计，调整材料的结构，进而达到调节和控制材料红外反射率和辐射隔热的目的。纳米金属涂层具有较高的红外反射率，可以很好的反射外界辐射，减少热量的摄入，达到降温的效果。
附图说明
图1. 为原木及镀银后试样的SEM图，其中，A为木材横纵截面的木质微孔结构，B为更高放大倍率的木材横纵截面的木质微孔结构；C为原始木头横截面；D为更高放大倍率的原始木材横截面；E为镀银木材横截面；F为更高放大率的镀银木材横截面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
a）生物质材料预处理：按杨木与盐酸溶液的比例为400：3 g/L计，将杨木浸渍在浓度为3%的盐酸溶液中，浸渍8h后，真空干燥，得预处理杨木。
b）木质素脱除：按预处理杨木与氢氧化钠溶液的比例为350：2 g/L计，将杨木浸渍在浓度为10 wt%的氢氧化钠溶液中，密闭环境中，55℃下反应6 h后，真空干燥，得去除木质素的杨木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的杨木与亚氯酸钠溶液的质量比为100：1 g/g计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为2 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，50℃ 处理3h，得具有生物结构的纤维素；3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米银与具有生物结构的纤维素的质量比为1：50g/g计，利用磁控溅射沉积法将纳米银沉积在具有生物结构的纤维素的表面。
实施例2
a）生物质材料预处理：按桐木与混合酸溶液（盐酸与硫酸浓度比为2:1）的比例为400：2g/L计，将桐木浸渍在浓度为4%的酸溶液中，浸渍9h后，真空干燥，得预处理桐木。
b）木质素脱除：按预处理桐木与氢氧化溶液的比例为150：1 g/L计，将杨木浸渍在浓度为15 wt%的氢氧化钾钠溶液中，密闭环境中，60℃下反应6 h后，真空干燥，得去除木质素的杨木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的杨木与亚氯酸钠溶液的质量比为90：1 g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为3 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，50℃ 处理3h，得具有生物结构的纤维素3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米银与具有生物结构的纤维素的质量比为1：90g/g计，利用化学气相沉积法将纳米银沉积在具有生物结构的纤维素的表面。
实施例3
a）生物质材料预处理：按桦木与混合酸溶液（盐酸与硫酸浓度比为3:1）的比例为400：1g/L计，将桦木浸渍在浓度为5%的酸溶液中，浸渍10h后，真空干燥，得预处理桦木。
b）木质素脱除：按预处理桦木与碳酸钠溶液的比例为325：2 g/L计，将桦木浸渍在浓度为20 wt%的碳酸钠溶液中，密闭环境中，70℃下反应8 h后，真空干燥，得去除木质素的桦木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的桦木与亚氯酸钠溶液的质量比为80：1 g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为5 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，60℃ 处理4h，得具有生物结构的纤维素。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米银与具有生物结构的纤维素的质量比为1：80g/g计，利用蒸镀沉积法将纳米银沉积在具有生物结构的纤维素的表面。
实施例4
a）生物质材料预处理：按松木与混合酸溶液（盐酸与硫酸浓度比为4:1）的比例为800：3g/L计，将松木浸渍在浓度为6%的酸溶液中，浸渍11h后，真空干燥，得预处理松木。
b）木质素脱除：按预处理松木与碳酸钾溶液的比例为125：1 g/L计，将松木浸渍在浓度为20 wt%的碳酸钾溶液中，密闭环境中，75℃下反应7 h后，真空干燥，得去除木质素的松木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的松木与亚氯酸钠溶液的质量比为70：1 g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为7 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，70℃ 处理5h，得具有生物结构的纤维素；3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米银与具有生物结构的纤维素的质量比为1：70g/g计，利用电化学沉积法将纳米银沉积在具有生物结构的纤维素的表面
实施例5
a）生物质材料预处理：按杉木与混合酸溶液（盐酸与硫酸浓度比为5:1）的比例为400：1g/L计，将杉木浸渍在浓度为4%的酸溶液中，浸渍7.5h后，真空干燥，得预处理杉木。
b）木质素脱除：按预处理杉木与氢氧化钙溶液的比例为125：1 g/L计，将杉木浸渍在浓度为22 wt%的氢氧化钙溶液中，密闭环境中，78℃下反应7.5 h后，真空干燥，得去除木质素的杉木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的杉木与亚氯酸钠溶液的质量比为40：1 g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为9 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，75℃ 处理6h，得具有生物结构的纤维素；3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米银与具有生物结构的纤维素的质量比为1：55g/g计，利用电化学沉积法将纳米银沉积在具有生物结构的纤维素的表面。
实施例6
a）生物质材料预处理：按桦木与混合酸溶液（盐酸与硫酸浓度比为3:1）的比例为400：1g/L计，将桦木浸渍在浓度为5%的酸溶液中，浸渍10h后，真空干燥，得预处理桦木。
b）木质素脱除：按预处理桦木与碳酸钠溶液的比例为325：2 g/L计，将桦木浸渍在浓度为20 wt%的碳酸钠溶液中，密闭环境中，70℃下反应8 h后，真空干燥，得去除木质素的桦木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的桦木与亚氯酸钠溶液的质量比为80：1 g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为5 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，60℃ 处理4h，得具有生物结构的纤维素；3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米金与具有生物结构的纤维素的质量比为1：80g/g计，利用蒸镀沉积法将纳米金沉积在具有生物结构的纤维素的表面。
实施例7
a）生物质材料预处理：按松木与混合酸溶液（盐酸与硫酸浓度比为4:1）的比例为800：3g/L计，将松木浸渍在浓度为6%的酸溶液中，浸渍11h后，真空干燥，得预处理松木。
b）木质素脱除：按预处理松木与碳酸钾溶液的比例为125：1 g/L计，将松木浸渍在浓度为20 wt%的碳酸钾溶液中，密闭环境中，75℃下反应7 h后，真空干燥，得去除木质素的松木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的松木与亚氯酸钠溶液的质量比为70：1 g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为7 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，70℃ 处理5h，得具有生物结构的纤维素；3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米铝与具有生物结构的纤维素的质量比为1：70g/g计，利用电化学沉积法将纳米铝沉积在具有生物结构的纤维素的表面。
实施例8
a）生物质材料预处理：按杉木与混合酸溶液（盐酸与硫酸浓度比为5:1）的比例为400：1g/L计，将杉木浸渍在浓度为4%的酸溶液中，浸渍7.5h后，真空干燥，得预处理杉木。
b）木质素脱除：按预处理杉木与氢氧化钙溶液的比例为125：1 g/L计，将杉木浸渍在浓度为22 wt%的氢氧化钙溶液中，密闭环境中，78℃下反应7.5 h后，真空干燥，得去除木质素的杉木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的杉木与亚氯酸钠溶液的质量比为40：1 g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为9 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，75℃ 处理6h，得具有生物结构的纤维素，3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米银与具有生物结构的纤维素的质量比为1：55g/g计，利用电化学沉积法将纳米铜沉积在具有生物结构的纤维素的表面。
实施例9
a）生物质材料预处理：按杨木与盐酸溶液的比例为400：3 g/L计，将杨木浸渍在浓度为3%的盐酸溶液中，浸渍8h后，真空干燥，得预处理杨木。
b）木质素脱除：按预处理杨木与氢氧化钠溶液的比例为350：2 g/L计，将杨木浸渍在浓度为10 wt%的氢氧化钠溶液中，密闭环境中，55℃下反应6 h后，真空干燥，得去除木质素的杨木。
c）有机杂质的脱除：按去除木质素的杨木与亚氯酸钠溶液的质量比为100：1 g/g计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为2 wt%的亚氯酸钠缓冲溶液中，50℃ 处理3h，得具有生物结构的纤维素，3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h。
d）双重散热功能材料的制备：按纳米铝与具有生物结构的纤维素的质量比为1：50g/g计，利用磁控溅射沉积法将纳米银沉积在具有生物结构的纤维素的表面。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有双重降温功能的红外复合材料，由具有生物结构的纤维素和纳米金属颗粒沉积层构成，纳米金属颗粒沉积在纤维素表面，其特征在于：所述生物结构的纤维素具有木材的垂直孔结构，孔径为10～100μm，所述纳米金属颗粒粒径为15～100 nm，沉积层厚度2～12 nm。
2.根据权利要求1所述具有双重降温功能的红外复合材料，其特征在于：所述具有生物结构的纤维素与纳米金属颗粒的质量比100：1～10：1。
3.根据权利要求1所述具有双重降温功能的红外复合材料，其特征在于：所述纳米金属颗粒包括但不限于银、金、铝、铜金属。
4.根据权利要求1所述具有双重降温功能的红外复合材料，其特征在于：所述具有生物结构的纤维素来自原木，包括但不限于杨木、桐木、桦木、松木或杉木。
5.制备如权利要求1-4任一所述具有双重降温功能的红外复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a）按生物质材料与酸溶液的固液比为400 g：1～3L计，将生物质材料浸渍在浓度为3～6%的酸溶液中8～12h后，真空干燥，得预处理生物质材料，其中所述酸溶液为无机酸溶液；
b）按预处理生物质材料与碱溶液的固液比为100：1～350：2g/L计，将生物质材料浸渍在浓度为4～30 wt%的碱溶液中，密闭环境内50～80℃反应4～10 h后，真空干燥，得去除木质素的生物质材料，其中所述碱溶液包括但不限于溶质为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾；
c）按去除木质素的生物质材料与亚氯酸钠溶液的固液为10～100：1 g/L计，将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为1～10 wt%的亚氯酸钠溶液中，40～80℃处理2～6h，得具有生物结构的纤维素；
d）3～8 MPa下，将所述具有生物结构的纤维素在沸水中浸泡7～24h，得到致密化生物结构的纤维素；
e）按纳米银与致密化生物结构的纤维素的质量比为1：100～1：10计，利用沉积法将纳米银沉积在致密化生物结构的纤维素的表面，即得。
6.根据权利要求5所述具有双重降温功能的红外复合材料的方法，其特征在于：步骤a）所述无机酸溶液为盐酸或硫酸。
7.根据权利要求5所述具有双重降温功能的红外复合材料的方法，其特征在于：步骤b）所述将生物质材料浸渍在浓度为4～30 wt%的碱溶液中，密闭环境内60℃反应7h后，真空干燥，得去除木质素的生物质材料。
8.根据权利要求5所述具有双重降温功能的红外复合材料的方法，其特征在于：步骤c）所述将去除木质素的生物质材料浸渍在浓度为1～10 wt%的亚氯酸钠溶液中， 60℃反应4h，得具有生物结构的纤维素。
9.根据权利要求5所述具有双重降温功能的红外复合材料的方法，其特征在于：步骤e）所述沉积法包括磁控溅射沉积法、化学气相沉积法、蒸镀沉积法、电化学沉积法等惯用沉积方法。
CN201910321819.0A 2019-04-22 2019-04-22 具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法 Pending CN110172184A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910321819.0A CN110172184A (zh) 2019-04-22 2019-04-22 具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910321819.0A CN110172184A (zh) 2019-04-22 2019-04-22 具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110172184A true CN110172184A (zh) 2019-08-27

Family

ID=67689865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910321819.0A Pending CN110172184A (zh) 2019-04-22 2019-04-22 具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110172184A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113024866A (zh) * 2021-03-19 2021-06-25 浙江理工大学 具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料及其制备方法
CN113549887A (zh) * 2021-07-26 2021-10-26 吉林大学 一种红外反射复合涂层及其制备方法和应用
CN114659290A (zh) * 2022-03-23 2022-06-24 国家纳米科学中心 一种基于纤维阵列的辐射制冷表面及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1032681A (zh) * 1988-06-23 1989-05-03 湖北省黄石市美术工艺厂 多孔非金属材料表面真空镀膜的方法
CN101003887A (zh) * 2007-01-17 2007-07-25 国家林业局泡桐研究开发中心 木材表面真空镀膜制造方法
CN101341218A (zh) * 2005-12-21 2009-01-07 埃卡特有限公司 反射红外辐射的白色颜料、其制造及其用途
WO2019055789A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 University Of Maryland, College Park DISLIGNED WOOD MATERIALS, AND METHODS OF MAKING AND USING SAID MATERIALS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1032681A (zh) * 1988-06-23 1989-05-03 湖北省黄石市美术工艺厂 多孔非金属材料表面真空镀膜的方法
CN101341218A (zh) * 2005-12-21 2009-01-07 埃卡特有限公司 反射红外辐射的白色颜料、其制造及其用途
CN101003887A (zh) * 2007-01-17 2007-07-25 国家林业局泡桐研究开发中心 木材表面真空镀膜制造方法
WO2019055789A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 University Of Maryland, College Park DISLIGNED WOOD MATERIALS, AND METHODS OF MAKING AND USING SAID MATERIALS

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何国兴 等: "《文科物理》", 30 September 2015, 东华大学出版社 *
周洪燕 等: "《土木工程材料》", 31 August 2018, 北京理工大学出版社 *
徐昶昕等: "《农业生物环境控制》", 31 May 1994, 农业出版社 *
申宗圻 等: "《木材学》", 30 September 1993, 中国林业出版社 *
肖阳 等: "基于表面金属功能化防红外辐射纯棉织物的制备与表征", 《材料导报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113024866A (zh) * 2021-03-19 2021-06-25 浙江理工大学 具有各向异性结构的日间被动辐射制冷疏水纤维素材料及其制备方法
CN113549887A (zh) * 2021-07-26 2021-10-26 吉林大学 一种红外反射复合涂层及其制备方法和应用
CN114659290A (zh) * 2022-03-23 2022-06-24 国家纳米科学中心 一种基于纤维阵列的辐射制冷表面及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Long et al. Carrot-inspired solar thermal evaporator
CN110172184A (zh) 具有双重散热功能的红外复合材料及其制备方法
Sun et al. High performance carbonized corncob-based 3D solar vapor steam generator enhanced by environmental energy
Fang et al. Full biomass-derived solar stills for robust and stable evaporation to collect clean water from various water-bearing media
Dong et al. Reviewing wood-based solar-driven interfacial evaporators for desalination
Li et al. Arched bamboo charcoal as interfacial solar steam generation integrative device with enhanced water purification capacity
Li et al. Ultralight biomass porous foam with aligned hierarchical channels as salt-resistant solar steam generators
Jia et al. Rich mesostructures derived from natural woods for solar steam generation
Ghafurian et al. Wood surface treatment techniques for enhanced solar steam generation
US20230358444A1 (en) Wood-based solar thermal devices, and methods for fabrication and use thereof
Wang et al. Solar-driven interfacial evaporation: design and application progress of structural evaporators and functional distillers
Gao et al. Sandwich-structured MXene/wood aerogel with waste heat utilization for continuous desalination
CN106542598A (zh) 一种太阳能海水淡化装置
Wang et al. A self-floating and integrated bionic mushroom for highly efficient solar steam generation
Feng et al. An efficient torrefaction Bamboo-based evaporator in interfacial solar steam generation
CN113005765A (zh) 一种亲水-疏水“两面神”结构复合光热转化材料、制备方法及其应用
You et al. Salt-tolerant and low-cost flame-treated aerogel for continuously efficient solar steam generation
CN108715471A (zh) 一种基于铜纳米颗粒光热效应的海水淡化方法
CN109368725A (zh) 海水吸收蒸发组件及海水蒸馏淡化装置
CN111218025A (zh) 一种仿树木光热水凝胶及其制备方法和应用
Guo et al. Carbonized loofah and MOF‐801 of synergistic effect for efficient solar steam generation
Wu et al. Full biomass-derived multifunctional aerogel for solar-driven interfacial evaporation
Ma et al. Engineering a superhydrophilic TiC/C absorber with multiscale pore network for stable and efficient solar evaporation of high-salinity brine
CN114702093A (zh) CNTs改性聚氨酯海绵制备三维多孔阻盐界面蒸发器的方法
Fan et al. Integrating high-entropy alloy oxides with porous wood architectures for boosted salt-resistant water evaporation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190827

RJ01 Rejection of invention patent application after publication