CN110452668A - 一种透射型辐射制冷材料、薄膜、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透射型辐射制冷材料、薄膜、制备方法及其制备方法，涉及辐射制冷技术领域，所述透射型辐射制冷材料，包括高分子基材和分散于高分子基材中的陶瓷颗粒，所述高分子基材和所述陶瓷颗粒的体积比为2‑20:1，且所述陶瓷颗粒的粒径小于太阳光谱波长。与现有技术比较，本发明透射型辐射制冷薄膜只需单层膜结构即可实现太阳光利用、辐射散热及疏水自清洁功能，且成本低、稳定性好，其太阳光谱(波长范围0.3‑2.5μm)透过率大于80％,热红外波段(波长范围2.5‑20μm)发射率大于90％，辐射制冷效率达到30‑120W/m2，在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能，其静态接触角的平均值大于150°，滚动角小于5°。
Description
技术领域
本发明涉及辐射制冷技术领域，具体而言，涉及一种透射型辐射制冷材料、薄膜、制备方法及其制备方法。
背景技术
目前传统的辐射制冷膜不需要消耗额外的能量，虽然采光效率高、环保，但是其往往是反射太阳光的，散热性和环境适应性较差，当其暴露于空气中时，容易受到污染与腐蚀，严重影响其使用寿命，且定期的维护需要消耗大量的物力和财力。
发明内容
本发明解决的问题是现有的辐射制冷膜往往是反射太阳光的，散热性和环境适应性较差。
为解决上述问题，本发明提供了一种透射型辐射制冷材料，包括高分子基材和分散于高分子基材中的陶瓷颗粒，所述高分子基材和所述陶瓷颗粒的体积比为2-20:1，且所述陶瓷颗粒的粒径小于太阳光谱波长。
进一步地，所述高分子基材和所述陶瓷颗粒的折射率差值小于0.5。
进一步地，所述高分子基材是PEVE、TPX、PMMA或PS。
进一步地，所述陶瓷颗粒选自元素周期表中的第Ⅲ、Ⅳ主族氧化物、第Ⅲ主族氮化物、稀土硅酸盐、第Ⅱ主族碳酸盐、第Ⅱ主族硫酸盐和第Ⅲ主族磷酸盐中的一种或几种
进一步地，所述陶瓷颗粒选自Al2O3、SiO2、BN、BaSO4、BaCO3、Y2SiO5和AlPO4中的一种或几种。
进一步地，所述陶瓷颗粒的粒径范围为5nm-300nm。
本发明所述的透射型辐射制冷材料相对于现有技术的优势在于，通过本发明所述的透射型辐射制冷材料所制备的薄膜只需单层膜结构即可实现太阳光利用、辐射散热及疏水自清洁功能，且成本低、稳定性好，其太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透过率大于90％,热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率大于90％，辐射制冷效率达到30-120W/m2，在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能，其静态接触角的平均值大于150°，滚动角小于5°。
本发明还提供了一种透射型辐射制冷薄膜，由上述的透射型辐射制冷材料制备而成。
进一步地，所述透射型辐射制冷薄膜的厚度范围为10-200μm。
本发明所述的透射型辐射制冷薄膜相对于现有技术的优势与所述透射型辐射制冷材料相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
本发明还提供了一种上述透射型辐射制冷薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：利用溶胶凝胶法或固相反应法制备陶瓷颗粒；
步骤S2：利用表面修饰剂对步骤S1所述的陶瓷颗粒进行表面修饰，形成陶瓷颗粒；
步骤S3：将表面修饰后的陶瓷颗粒与高分子基材混合均匀后，采用流延成膜或注塑成膜的工艺制得所述薄膜。
进一步地，步骤S2所述的表面修饰的方法包括以下步骤：
S21：将所述陶瓷颗粒置于所述表面修饰剂与无水乙醇的混合溶液中浸泡60-180min；
S22：离心、洗涤后置于80-150℃的烘箱中干燥20-60min，取出后冷却至室温。
进一步地，所述表面修饰剂选自氟硅烷、甲基硅烷、乙氧基硅烷、十四酸、十六酸和十八酸中的一种或几种。
本发明所述的透射型辐射制冷薄膜的制备方法，可根据实际应用器件的需求选择不同的高分子基材、陶瓷颗粒或成膜工艺，从而使本发明提供的透射型辐射制冷膜具有较强的可设计性，扩大其应用范围，且本发明所述的薄膜的制备方法相对于现有技术的其他优势与所述透射型辐射制冷材料相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
本发明还提供了一种上述透射型辐射制冷薄膜在应用器件上的应用，所述应用器件包括太阳能电池、建筑物玻璃、汽车车窗、大棚薄膜或通讯设备。
本发明所述的透射型辐射制冷薄膜的在应用器件上的应用相对于现有技术的其他优势与所述透射型辐射制冷材料相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例1中透射型辐射制冷薄膜的表面微观形貌示意图；
图2为本发明实施例1中透射型辐射制冷薄膜的光谱响应示意图；
图3为本发明实施例1中透射型辐射制冷薄膜的接触角示意图。
具体实施方式
目前，对于一些太阳能利用型的器件来说，比如太阳能电池，其暴露在户外的恶劣条件下，在保障其采光效率的同时，还需要具有良好的散热和环境适应性。而现有技术中传统的辐射制冷膜不需要消耗额外的能量，虽然效率高、环保，但是其往往是反射太阳光的，因此不适用于采光器件。而除了过度的热应力外，开放性质中不可避免的污染和腐蚀环境会严重影响日光照明装置的寿命和效率，例如沙漠中的太阳能电池容易产生附生植被和沙子污染。然而，定期的维护需要消耗大量的物力和财力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本发明提供了一种透射型辐射制冷材料，包括高分子基材和分散于高分子基材中的陶瓷颗粒，高分子基材和陶瓷颗粒的体积比为2-20:1，且所述陶瓷颗粒的粒径小于太阳光谱波长。
可选地，高分子基材选自PEVE、TPX、PMMA或PS，且均为透明高分子树脂材料，能够保证制得的薄膜具有高透过率。
可选地，陶瓷颗粒选自元素周期表中的第Ⅲ、Ⅳ主族氧化物、第Ⅲ主族氮化物、稀土硅酸盐、第Ⅱ主族碳酸盐、第Ⅱ主族硫酸盐和第Ⅲ主族磷酸盐中的一种或几种，较佳的，所述陶瓷颗粒选自Al2O3、SiO2、BN、BaSO4、BaCO3、Y2SiO5和AlPO4中的一种或几种，原料来源广泛，成本低。
可选地，陶瓷颗粒的粒径范围为5nm-300nm，本发明中对于陶瓷颗粒的存在形式不做具体限定，可以为单一粒径也可以为不同粒径的复合，容易实施。
因此，本发明所述的透射型辐射制冷材料为太阳光透射型辐射制冷材料，相对于现有技术的优势在于，通过本发明所述的透射型辐射制冷材料所制备的薄膜只需单层膜结构即可实现太阳光利用、辐射散热及疏水自清洁功能，且成本低、稳定性好，其太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透过率大于80％,热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率大于90％，辐射制冷效率达到30-120W/m2，在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能，其静态接触角的平均值大于150°，滚动角小于5°。
可选地，高分子基材和陶瓷颗粒的折射率差值小于0.5，陶瓷颗粒的粒径范围为5nm-200nm。
本发明中，根据米氏散射和蒙特卡洛原理，当陶瓷颗粒与聚合物基体的折射率差值较小(小于0.5),且陶瓷颗粒粒径小于太阳光谱波长时，所制得薄膜的后向散射很小，使得大部分太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)可以透过薄膜，且太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透过率大于90％。同时陶瓷颗粒和聚合物薄膜在热红外波段(波长范围2.5-20μm)的高发射率使得薄膜具有良好的辐射散热效果，热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率大于90％，而根据Wenzel和Cassie表界面润湿理论，当粒径较小时，有利于形成微纳米表面结构，增强疏水效果。因此，较佳的，本发明所述陶瓷颗粒仅需单组分、单粒径即可实现超疏水和太阳光谱透明辐射制冷功能的复合。
本发明还提供了一种由上述材料制备的薄膜。
可选地，本发明中薄膜的厚度范围为10-200μm，既保证薄膜具有很高的透光性，同时具有很好的辐射制冷效果，且薄膜的厚度可根据实际应用需要，选择不同的高分子基材、陶瓷颗粒或成膜工艺进行控制。
本发明所述的透射型辐射制冷薄膜相对于现有技术的优势与所述透射型辐射制冷材料相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
本发明还提供了一种上述透射型辐射制冷薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：利用溶胶凝胶法或固相反应法制备陶瓷颗粒，方法简单；
步骤S2：利用表面修饰剂对步骤S1所述的陶瓷颗粒进行表面修饰，形成陶瓷颗粒，有助于降低陶瓷颗粒的表面能，使得薄膜的表面能降低到0.15-0.5mJ/m2(未经过表面修饰的陶瓷颗粒制得的薄膜的表面能20-70mJ/m2)，提高薄膜的疏水自清洁性能；同时，有利于提高陶瓷颗粒和透明高分子基材的混合度，使陶瓷颗粒在高分子基材均匀分散，提高太阳光谱透过性和疏水自清洁性能；
步骤S3：将表面修饰后的陶瓷颗粒与高分子基材混合均匀后，采用流延成膜或注塑成膜的工艺制得所述薄膜。
可选地，步骤S2所述的表面修饰的方法包括以下步骤：
S21：将所述陶瓷颗粒置于所述表面修饰剂与无水乙醇的混合溶液中浸泡60-180min，修饰效果好，能够有效地降低陶瓷颗粒的表面能，进而提高制得薄膜的疏水性；
S22：离心、洗涤后置于80-150℃的烘箱中干燥20-60min，无水乙醇被完全蒸发，取出后冷却至室温。
可选地，所述表面修饰剂选自氟硅烷、甲基硅烷、乙氧基硅烷、十四酸、十六酸和十八酸中的一种或几种，表面修饰效果好。
本发明所述的透射型辐射制冷薄膜的制备方法，可根据实际应用器件的需求选择不同的高分子基材、陶瓷颗粒或成膜工艺，从而使本发明提供的太阳光透射型辐射制冷膜具有较强的可设计性，扩大其应用范围，且本发明所述的薄膜的制备方法相对于现有技术的其他优势与所述太阳光透射型自清洁透射型辐射制冷材料相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
本发明还提供了一种上述薄膜在应用器件上的应用，所述应用器件包括太阳能电池、建筑物玻璃、汽车车窗、大棚薄膜或通讯设备，应用广泛。
实施例1
本实施例提供了一种透射型辐射制冷材料，包括高分子基材和分散于高分子基材中的陶瓷颗粒，其中高分子基材选用TPX，其太阳光谱透过率极高，大气窗口热红外辐射能力强，同时具有良好的憎水性，陶瓷颗粒选用氧化物，且TPX高分子基材和氧化物陶瓷颗粒的折射率差值0.4。
本实施例还提供了上述透射型辐射制冷材料制得的透射型辐射制冷薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：采用溶胶凝胶法，通过调控正硅酸乙酯(TEOS)的水解-缩聚反应，得到具有不同粒径的二氧化硅陶瓷颗粒，且粒径范围为(10nm-100nm)；
步骤S2：采用表面修饰剂对陶瓷颗粒进行修饰，形成陶瓷颗粒，具体操作如下；
步骤S21：将二氧化硅陶瓷颗粒置于质量分数为0.5wt.％的氟硅烷/无水乙醇溶液溶液中浸泡60min，有助于降低二氧化硅陶瓷颗粒的表面能，使得薄膜的表面能降低到0.3mJ/m2(未经过表面修饰的陶瓷颗粒制得的薄膜的表面能40mJ/m2)，提高薄膜的疏水自清洁性能；同时，有利于提高二氧化硅陶瓷颗粒和TPX透明高分子基材的混合度，使二氧化硅陶瓷颗粒在TPX高分子基材均匀分散，提高太阳光谱透过性和疏水自清洁性能，其中，氟硅烷还可以用甲基硅烷或乙氧基硅烷替代；
步骤S22：离心、洗涤，然后放入100℃的烘箱中烘烤30min，将无水乙醇完全蒸发，之后取出冷却至室温。
步骤S3：将经过表面修饰后的不同粒度(10nm-100nm)和含量(0.2g-2)的二氧化硅陶瓷颗粒均匀分散在适量环己烷中，然后加入1g TPX，同时在60℃下保持搅拌直至溶液均匀，采用流延成膜或注塑成膜的工艺，制备具有可控厚度的复合薄膜，最后收卷。
本实施例采用扫面电子显微镜(SEM)对本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行表面形貌分析，其中进行检测时仪器加速电压设置为20kV。测试结果如图1所示，从图中看出，本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜表面具有均匀微纳米结构，有利于疏水性能的提高。
本实施例采用红外角度可变椭圆偏振仪(IR-VASE)和可见光角度可变椭圆偏振仪(V-VASE)，对本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行光谱响应特性测试，进行测试的光谱范围0.3-20μm，如图2所示，其中1代表TPX高分子基材，2代表二氧化硅陶瓷颗粒。结果表明，该薄膜的太阳光谱透射率为0.9，热红外发射率为0.85。
本实施例采用Theta接触角测试仪对本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜的疏水性能进行测试，测试结果为:静态接触角的平均值为165.7°，如图3所示，滚动角为3.8°，具有良好的稳定性。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行防冰和抗腐蚀性能测试，结果表明，冰在薄膜附着力小于30kPa，同时电化学测试表明，薄膜在3.5重量％(wt.％)NaCl溶液中的极化电阻为2.11X108Ω。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行实际应用测试。将其应用于太阳能电池上，对比测试并研究薄膜的辐射降温性能，所选电池功率为5W，尺寸为10cm2，测试时间为1500s。结果表明该薄膜能够在保证电池光电转换效率稳定不变下，使太阳能电池的温度降低10％，提高了散热效率；同时进行户外暴露实验，将有薄膜的太阳能电池与无薄膜的太阳能电池放置于户外环境下，6个月，观察到有薄膜的太阳能电池表面相比无薄膜的太阳能电池表面更为干净，无尘，从而证明本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜具有优异的光控和自清洁性能。
实施例2
本实施例提供了一种透射型辐射制冷材料，包括高分子基材和分散于高分子基材中的陶瓷颗粒，其中高分子基材选用PEVE，陶瓷颗粒选用硅酸盐，且PEVE高分子基材和硅酸盐陶瓷颗粒的折射率差值0.35。
本实施例还提供了上述透射型辐射制冷材料制得的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：采用固相反应法，将Y2O3和SiO2在温度为1200℃-1500℃的条件下制备Y2SiO5硅酸盐粉体，并进行粉碎、造粒处理；
步骤S2：采用表面修饰剂对陶瓷颗粒进行修饰，形成陶瓷颗粒，具体操作如下；
步骤S21：将Y2SiO5陶瓷颗粒置于质量分数为10wt.％的十四酸/无水乙醇溶液中浸泡120min，有助于降低Y2SiO5陶瓷颗粒的表面能，使得薄膜的表面能降低到0.5mJ/m2(未经过表面修饰的陶瓷颗粒制得的薄膜的表面能70mJ/m2)提高薄膜的疏水自清洁性能；同时，有利于提高Y2SiO5陶瓷颗粒和PEVE透明高分子基材的混合度，使Y2SiO5陶瓷颗粒在PEVE高分子基材均匀分散，提高太阳光谱透过性和疏水自清洁性能，其中十四酸还可以用十六酸或十八酸替代；
步骤S22：离心、洗涤，然后放入120℃的烘箱中烘烤50min，将无水乙醇完全蒸发，之后取出冷却至室温。
步骤S3：将经过表面修饰后的不同粒度(15nm-200nm)和含量(0.2g-2)的Y2SiO5陶瓷颗粒均匀分散在适量乙酸丁酯中，然后加入2g PEVE，超声搅拌直至溶液均匀，采用流延成膜或注塑成膜的工艺，制备具有可控厚度的复合薄膜，最后收卷。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行性能测试，测试结果为：薄膜的太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透射率为92％，热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率为0.9，薄膜静态接触角的平均值为163.3°，滚动角为4.8°。因此，本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行实际应用测试。将其应用于太阳能电池上，对比测试并研究薄膜的辐射降温性能，所选电池功率为4W，尺寸为10cm2，测试时间为1500s。结果表明该薄膜能够在保证电池光电转换效率稳定不变下，使太阳能电池的温度降低12％，提高了散热效率；同时进行户外暴露实验，将有薄膜的太阳能电池与无薄膜的太阳能电池放置于户外环境下，6个月，观察到有薄膜的太阳能电池表面相比无薄膜的太阳能电池表面更为干净，无尘，从而证明本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜具有优异的光控和自清洁性能。
实施例3
本实施例提供了一种透射型辐射制冷材料，包括PMMA高分子基材和分散于PMMA高分子基材中的BaSO4陶瓷颗粒，其中，BaSO4陶瓷颗粒的粒径为40-100nm，PMMA高分子基材和BaSO4陶瓷颗粒的体积比为10:1，且PMMA高分子基材和BaSO4陶瓷颗粒的折射率差值0.3。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行性能测试，测试结果为：薄膜的太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透射率为91％，热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率为0.89。薄膜静态接触角的平均值为164.2°，滚动角为4.3°。因此，本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行实际应用测试。将其应用于太阳能电池上，对比测试并研究薄膜的辐射降温性能，所选电池功率为4.5W，尺寸为8.5cm2，测试时间为1450s。结果表明该薄膜能够在保证电池光电转换效率稳定不变下，使太阳能电池的温度降低10％，提高了散热效率；同时进行户外暴露实验，将有薄膜的太阳能电池与无薄膜的太阳能电池放置于户外环境下，6个月，观察到有薄膜的太阳能电池表面相比无薄膜的太阳能电池表面更为干净，无尘，从而证明本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜具有优异的光控和自清洁性能。
实施例4
本实施例提供了一种透射型辐射制冷材料，包括TPX高分子基材和分散于TPX高分子基材中的BN陶瓷颗粒，其中，BaSO4陶瓷颗粒的粒径为20-150nm，TPX高分子基材和BN陶瓷颗粒的体积比为15:1，且TPX高分子基材和BN陶瓷颗粒的折射率差值0.45。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行性能测试，测试结果为：薄膜的太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透射率为93％，热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率为0.88。薄膜静态接触角的平均值为161.9°，滚动角为4.7°。因此，本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行实际应用测试。将其应用于太阳能电池上，对比测试并研究薄膜的辐射降温性能，所选电池功率为5.2W，尺寸为7cm2，测试时间为1460s。结果表明该薄膜能够在保证电池光电转换效率稳定不变下，使太阳能电池的温度降低15％，提高了散热效率；同时进行户外暴露实验，将有薄膜的太阳能电池与无薄膜的太阳能电池放置于户外环境下，6个月，观察到有薄膜的太阳能电池表面相比无薄膜的太阳能电池表面更为干净，无尘，从而证明本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜具有优异的光控和自清洁性能。
实施例5
本实施例提供了一种透射型辐射制冷材料，包括PS高分子基材和分散于PS高分子基材中的BaCO3陶瓷颗粒，其中，BaCO3陶瓷颗粒的粒径为30-120nm，PS高分子基材和BaCO3陶瓷颗粒的体积比为18:1，且PS高分子基材和BaCO3陶瓷颗粒的折射率差值0.48。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行性能测试，测试结果为：薄膜的太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透射率为92％，热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率为0.89。薄膜静态接触角的平均值为165.9°，滚动角为4.2°。因此，本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行实际应用测试。将其应用于太阳能电池上，对比测试并研究薄膜的辐射降温性能，所选电池功率为5W，尺寸为10cm2，测试时间为1550s。结果表明该薄膜能够在保证电池光电转换效率稳定不变下，使太阳能电池的温度降低20％，提高了散热效率；同时进行户外暴露实验，将有薄膜的太阳能电池与无薄膜的太阳能电池放置于户外环境下，6个月，观察到有薄膜的太阳能电池表面相比无薄膜的太阳能电池表面更为干净，无尘，从而证明本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜具有优异的光控和自清洁性能。
实施例6
本实施例提供一种透射型辐射制冷材料，包括TPX高分子基材和分散于TPX高分子基材中的AlPO4陶瓷颗粒，其中，AlPO4陶瓷颗粒的粒径为30-240nm，TPX高分子基材和AlPO4陶瓷颗粒的体积比为18:1，且TPX高分子基材和AlPO4陶瓷颗粒的折射率差值0.43。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行性能测试，测试结果为：薄膜的太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透射率为91％，热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率为0.92。薄膜静态接触角的平均值为163.5°，滚动角为3.9°。因此，本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行实际应用测试。将其应用于太阳能电池上，对比测试并研究薄膜的辐射降温性能，所选电池功率为4.1W，尺寸为12cm2，测试时间为1480s。结果表明该薄膜能够在保证电池光电转换效率稳定不变下，使太阳能电池的温度降低18％，提高了散热效率；同时进行户外暴露实验，将有薄膜的太阳能电池与无薄膜的太阳能电池放置于户外环境下，6个月，观察到有薄膜的太阳能电池表面相比无薄膜的太阳能电池表面更为干净，无尘，从而证明本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜具有优异的光控和自清洁性能。
实施例7
本实施例提供了一种透射型辐射制冷材料，包括TPX高分子基材和分散于TPX高分子基材中的Al2O3陶瓷颗粒，其中，Al2O3陶瓷颗粒的粒径为15-130nm，TPX高分子基材和Al2O3陶瓷颗粒的体积比为21:1，且TPX高分子基材和AlPO4陶瓷颗粒的折射率差值0.4。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行性能测试，测试结果为：薄膜的太阳光谱(波长范围0.3-2.5μm)透射率为91％，热红外波段(波长范围2.5-20μm)发射率为0.89。薄膜静态接触角的平均值为163.2°，滚动角为3.6°。因此，本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜在保证阳光透过利用的同时具有良好的辐射散热制冷效果，且具有超疏水性能。
本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜进行实际应用测试。将其应用于太阳能电池上，对比测试并研究薄膜的辐射降温性能，所选电池功率为5.1W，尺寸为10cm2，测试时间为1520s。结果表明该薄膜能够在保证电池光电转换效率稳定不变下，使太阳能电池的温度降低17％，提高了散热效率；同时进行户外暴露实验，将有薄膜的太阳能电池与无薄膜的太阳能电池放置于户外环境下，6个月，观察到有薄膜的太阳能电池表面相比无薄膜的太阳能电池表面更为干净，无尘，从而证明本实施例制备的太阳光透射型辐射制冷薄膜具有优异的光控和自清洁性能。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种透射型辐射制冷材料，其特征在于，包括高分子基材和分散于所述高分子基材中的陶瓷颗粒，所述高分子基材和所述陶瓷颗粒的体积比为2-20:1，且所述陶瓷颗粒的粒径小于太阳光谱波长。
2.根据权利要求1所述的透射型辐射制冷材料，其特征在于，所述高分子基材和所述陶瓷颗粒的折射率差值小于0.5。
3.根据权利要求1所述的透射型辐射制冷材料，其特征在于，所述高分子基材是PEVE、TPX、PMMA或PS。
4.根据权利要求1所述的透射型辐射制冷材料，其特征在于，所述陶瓷颗粒选自元素周期表中的第Ⅲ、Ⅳ主族氧化物、第Ⅲ主族氮化物、稀土硅酸盐、第Ⅱ主族碳酸盐、第Ⅱ主族硫酸盐和第Ⅲ主族磷酸盐中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的透射型辐射制冷材料，其特征在于，所述陶瓷颗粒选自Al2O3、SiO2、BN、BaSO4、BaCO3、Y2SiO5和AlPO4中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的透射型辐射制冷材料，其特征在于，所述陶瓷颗粒的粒径范围为5nm-300nm。
7.一种透射型辐射制冷薄膜，其特征在于，所述薄膜根据权利要求1-6任一项所述的透射型辐射制冷材料制备而成。
8.根据权利要求7所述的透射型辐射制冷薄膜，其特征在于，所述薄膜的厚度范围为10-200μm。
9.一种根据权利要求7或8所述的透射型辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：利用溶胶凝胶法或固相反应法制备陶瓷颗粒；
步骤S2：利用表面修饰剂对步骤S1所述的陶瓷颗粒进行表面修饰；
步骤S3：将表面修饰后的所述陶瓷颗粒与高分子基材混合均匀后，采用流延成膜或注塑成膜的工艺制得所述薄膜。
10.根据权利要求9所述的透射型辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的表面修饰的方法包括以下步骤：
S21：将所述陶瓷颗粒置于所述表面修饰剂与无水乙醇的混合溶液中浸泡60-180min；
S22：离心、洗涤后置于80-150℃的烘箱中干燥20-60min，取出后冷却至室温。
11.根据权利要求9所述的透射型辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述表面修饰剂选自氟硅烷、甲基硅烷、乙氧基硅烷、十四酸、十六酸和十八酸中的一种或几种。
12.一种根据权利要求7或8所述的透射型辐射制冷薄膜在应用器件上的应用，其特征在于，所述应用器件包括太阳能电池、建筑物玻璃、汽车车窗、大棚薄膜或通讯设备。
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