CN114016300A - 一种具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品及其制备方法。本发明的涂层纺织品，包括基底以及设于基底上并具有分级多孔结构的辐射制冷层。充分利用孔隙散射作用，有效增加了对太阳光的反射率，进而提高了辐射制冷效果。且其制备过程原材料价格低廉，并无需使用任何无机离子或金属材料，大大降低生产成本。其中，辐射制冷层对其UV‑Vis‑NIR反射和IR发射具有很高的影响。涂层纺织品具有超高抗紫外线和疏水性，可确保冷却性能的耐久性。因此，这项工作成功地证明了辐射冷却在纺织品中的应用，也为低成本、多功能纺织品的制备提供了更多的可能性。

Description

一种具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品及其制备方法
技术领域
本发明属于日间辐射制冷材料技术领域，具体涉及一种具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品及其制备方法。
背景技术
2019年，空调和电风扇的用电量将占全球建筑总用电量的约五分之一，而空间冷却将导致约1GtCO2的排放，造成严重的资源和环境问题。致力于寻找一种能降低能源消耗，替代空调的制冷方法，帮助节约能源，缓解环境问题。辐射冷却作为一种新型的无能耗被动冷却技术，越来越受到研究者的关注。
在晴朗的日间，太阳辐射主要由6％的紫外辐射，52％的波长为400-780nm的可见光辐射以及42％的波长为780-2500nm的近红外光辐射三类辐射组成。其中，太阳能光谱中的可见光和近红外光是造成环境产热的主要原因，特别是在气候较炎热的地区，可见和近红外辐射产热效果也更加显著。被动型辐射制冷材料在通过大气窗口发射热能的同时，可以反射太阳光能量，对物体起到明显制冷效果。
炎热的夏季，加剧了人们对空调的依赖，辐射制冷技术在纺织品上的应用也变得尤为重要。在纺织工业领域，为了应对夏季炎热，开发一种具有高红外发射率，抑制人体皮肤升温的辐射制冷纺织品已成为人们的迫切需求。
申请专利文献公开号为CN111393915A公开了一种被动型辐射制冷复合材料层，将其涂覆在普通纤维织物基底上，形成基底和被动型辐射制冷层的复合层结构。所述被动型辐射制冷层反射太阳光中的可见光、近红外光，并以红外辐射的形式通过大气窗口进行散热。其中将氧化铝纳米粒子分散在醋酸纤维中形成被动型辐射制冷层。该方法制备的被动型辐射制冷复合材料层虽然能实现太阳光下的辐射自降温，但是因为无机粒子的加入使其织物柔软度缺失。
申请专利文献公开号CN111607983A公开了一种超疏水日间被动辐射制冷织物。使用磷酸铝辐射粒子和PDMS作为日间被动辐射涂层；使用棉织物作为基底；实现了对可见光-近红外太阳光具有高反射率且在8～13μm大气窗口具有高辐射率。但是磷酸铝辐射粒子制备过程复杂，成本相对高。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种柔性且辐射制冷效率高的辐射制冷功能涂层纺织品及其制备方法，克服了现有技术中辐射制冷层降温性能不好、制备方法复杂、成本高等问题。
一种具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品，包括基底以及设于所述基底上并具有分级多孔结构的辐射制冷层。
本发明的具有分级多孔结构的辐射制冷层适于反射0.3～2.5μm波段的太阳光，并在8～13μm波段具有高发射率，以使得所述辐射制冷层适于将热量以红外辐射的方式通过“大气窗口”发射出。本发明的涂层纺织品太阳光反射率大于等于89％，中红外发射率大于0.95。上述辐射制冷层为分层多孔结构，充分利用孔隙散射作用，增加了对太阳光的反射率。
作为优选，所述辐射制冷层的表面设有孔径为5～7μm且密集排列的一级孔结构；
所述辐射制冷层上(包括辐射制冷层内部和表面)设有孔径为100～600nm的二级孔结构。
其中，孔径为5～7μm的一级孔结构对太阳光的短波长具有更高的反射率；孔径为100～600nm的二级孔结构对太阳光的较长波长具有更高的反射率；通过设置上述分级多孔结构，能够有效提高辐射制冷层对太阳光的反射率。
作为进一步优选，所述一级孔结构的孔径为5μm；二级孔结构的孔径为200～300nm。
作为优选，所述辐射制冷层的孔隙率为20～70％。进一步优选为40～70％。
作为优选，所述辐射制冷层的厚度为80～200μm。进一步优选为100～200μm。
作为优选，辐射制冷层材料为聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。进一步优选为聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))。
作为优选，所述基底为棉织物，锦纶织物，聚乳酸织物或聚酯纤维织物。
一种上述任一项所述的具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品的制备方法，包括以下步骤：
(1)将辐射制冷层材料溶解至有机溶剂中，加入致孔剂，搅拌均匀，制得分散液；
(2)将分散液浇筑至表面具有微米级凸起阵列的模板上，并将基底层贴附于分散液上，制备涂层基底；
(3)将制得的涂层基底脱致孔剂即得所述涂层纺织品。
作为优选，步骤(1)中，加入致孔剂后，在500～600转/分钟下搅拌2～3h，使物料混合均匀。
作为优选，有机溶剂为丙酮。
作为优选，辐射制冷层材料、有机溶剂与致孔剂的质量比为1：(7～10)：(1～2)。
作为优选，所述致孔剂为粒径为100～600nm的纳米二氧化硅。进一步优选为粒径为100～500nm的纳米二氧化硅。
作为优选，所述微米级凸起为粒径为5～7μm的微米二氧化硅。进一步优选为粒径为5μm的微米二氧化硅。
作为优选，表面具有微米级凸起阵列的模板由如下方式制得：
将微米二氧化硅置于两个粘弹性不同的聚二甲基硅氧烷板之间进行单向摩擦，在粘弹性较大的聚二甲基硅氧烷板上形成密集排列的单层微米二氧化硅阵列，将聚二甲基硅氧烷板在200℃下处理4h，即得所述表面具有微米级凸起阵列的模板；
其中，聚二甲基硅氧烷板由聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂的混合物经预固化制得。
上述粘弹性较小的聚二甲基硅氧烷板由摩尔比为(1～3):1的聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂组成；粘弹性较大的聚二甲基硅氧烷板由摩尔比为(8～12):1的聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂组成。且制备的表面具有纳米级凸起阵列的模板可以重复使用。
作为进一步优选方案，粘弹性较小的聚二甲基硅氧烷板由摩尔比为2:1的聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂组成；粘弹性较大的聚二甲基硅氧烷板由摩尔比为10:1的聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂组成。
作为进一步优选，聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂的混合物的预固化温度为80℃，预固化时间为2h。
作为优选，步骤(3)中，采用将涂层基底浸泡于氢氟酸水溶液中的方式进行脱致孔剂处理。
作为进一步优选，氢氟酸水溶液的浓度为4～15％。进一步优选为4～8％。
作为具体优选，一种具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品的制备方法，包括以下步骤：
(1)将辐射制冷层材料溶解分散到丙酮溶液中，加入粒径为100～600nm的二氧化硅，在500～600转/分钟下搅拌2～3h，搅拌均匀，获得日间被动辐射涂层分散液(分散液)；
(2)将日间被动辐射涂层分散液浇筑到二氧化硅模板(表面具有微米级凸起阵列的模板)上，并将基底与分散液紧贴，待丙酮完全挥发后，取下涂层织物(涂层基底)；
(3)将涂层织物浸泡在氢氟酸水溶液中，刻蚀掉二氧化硅，后用蒸馏水清洗干净，干燥后即得所述具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品。
作为进一步优选，氢氟酸水溶液的浓度为4～15％。进一步优选为4～8％。
作为进一步优选，二氧化硅模板(表面具有微米级凸起阵列的模板)由如下方式制得：
将微米二氧化硅置于两个粘弹性不同的聚二甲基硅氧烷板之间进行单向摩擦，在粘弹性较大的聚二甲基硅氧烷板上形成密集排列的单层微米二氧化硅阵列，将聚二甲基硅氧烷板在200℃下处理4h，即得所述二氧化硅模板；
其中，聚二甲基硅氧烷板由聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂的混合物经预固化制得。
本发明提供的具有分级多孔结构的辐射冷却涂层纺织品及其制备方法，并展示了其冷却性能。本发明的涂层纺织品包括被动型辐射制冷层和面料纤维(基底)两层结构，被动型辐射制冷层对其UV-Vis-NIR反射和IR发射具有很高的影响。此外，涂层纺织品具有超高抗紫外线和疏水性，可确保冷却性能的耐久性。因此，这项工作成功地证明了辐射冷却在纺织品中的应用，也为低成本、多功能纺织品的制备提供了更多的可能性。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的涂层纺织品通过在辐射制冷层上设置分级多孔结构，充分利用孔隙散射作用，有效增加了对太阳光的反射率，进而提高了辐射制冷效果。且其制备过程原材料价格低廉，并无需使用任何无机离子或金属材料，大大降低生产成本。且制备的表面具有微米级凸起阵列的模板可以重复使用，节省制备时间和制备成本。
附图说明
图1为实施例1制备的日间被动辐射涂层纺织品表面形貌表征SEM图；
图2为实施例4制备的日间被动辐射涂层纺织品表面形貌表征SEM图；
图3为实施例5制备的日间被动辐射涂层纺织品表面形貌表征SEM图；
图4为对比例1制备的日间被动辐射涂层纺织品表面形貌表征SEM图；
图5为对比例2制备的日间被动辐射涂层纺织品表面形貌表征SEM图；
图6为实施例1制备的日间被动辐射涂层纺织品反射率表征图；
图7为实施例2制备的日间被动辐射涂层纺织品反射率表征图；
图8为实施例1制备的日间被动辐射涂层纺织品发射率表征图；
图9为实施例1、对比例1、2制备的日间被动辐射涂层纺织品反射率表征对比图；
图10为实施例1中制得的涂层纺织品和对比例3中的PET织物的温度测试表征对比图；
图11为实施例1制备的日间被动辐射涂层纺织品表面水性接触角表征图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。
下列实施例和对比例中使用的两个粘弹性不同的PDMS板的组成分别为：
粘弹性大的PDMS板由摩尔比为10:1的聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂组成；粘弹性小的PDMS板由摩尔比为2:1的聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂组成。
实施例1
(1)将5微米二氧化硅置于两个粘弹性不同PDMS板之间进行单向摩擦，在粘弹性大的PDMS板上形成一个密集排列的单层二氧化硅阵列，后200℃处理4个小时，即得5微米二氧化硅模版；
(2)将聚合物P(VDF-HFP)溶解分散到丙酮溶液中，加入粒径为200nm的纳米二氧化硅(其中，P(VDF-HFP)、丙酮、纳米二氧化硅的质量比为1:7:2)，搅拌均匀，获得日间被动辐射涂层分散液；
(3)将日间被动辐射涂层分散液浇筑到5微米二氧化硅模版上，并将PET织物与分散液紧贴，待丙酮完全挥发后，取下涂层织物；
(4)将涂层织物浸泡在稀释后氢氟酸水溶液(10％)中，刻蚀掉二氧化硅。用蒸馏水清洗干净，干燥后即得被动辐射冷却功能的涂层纺织品。
本实施例制得的辐射制冷织物表面的形貌表征SEM如图1所示，由图1可以看出，辐射制冷层的表面具有单层孔径约为5微米的纳米孔阵列(一级孔结构)，辐射制冷层上(包括辐射制冷层内部和表面)具有杂乱的纳米级多孔结构(二级孔结构)。
本实施例制备得到的辐射制冷织物涂层厚度为200μm，孔隙率70％，太阳光反射率为0.93(如图6所示)，大气窗口发射率为0.98(如图8所示)。
如图11所示，本实施例制得的涂层纺织品的表面的水滴接触角为124.9°，表明该涂层纺织品具有良好的疏水性。
实施例2
(1)将5微米二氧化硅置于两个粘弹性不同PDMS板之间进行单向摩擦，在粘弹性大的PDMS板上形成一个密集排列的单层二氧化硅阵列，200℃处理4个小时，即得5微米二氧化硅模版；
(2)将聚合物P(VDF-HFP)溶解分散到丙酮溶液中，加入粒径为200nm的纳米二氧化硅(其中，P(VDF-HFP)、丙酮、纳米二氧化硅的质量比为1:10:2)，搅拌均匀，获得日间被动辐射涂层分散液；
(3)将日间被动辐射涂层分散液浇筑到5微米二氧化硅模版上，并将PET织物与分散液紧贴，待丙酮完全挥发后，取下涂层织物；
(4)将涂层织物浸泡在稀释后氢氟酸水溶液(10％)中，刻蚀掉二氧化硅。用蒸馏水清洗干净，干燥后即得被动辐射冷却功能的涂层纺织品。
本实施例制备得到的辐射制冷织物涂层厚度为100μm，孔隙率70％，太阳光反射率为0.89(如图7所示)，大气窗口发射率为0.98。
实施例3
(1)将5微米二氧化硅置于两个粘弹性不同PDMS板之间进行单向摩擦，在粘弹性大的PDMS板上形成一个密集排列的单层二氧化硅阵列，200℃处理4个小时，即得5微米二氧化硅模版；
(2)将聚合物P(VDF-HFP)溶解分散到丙酮溶液中，加入粒径为200nm的纳米二氧化硅(其中，P(VDF-HFP)、丙酮、纳米二氧化硅的质量比为1:8:1)，搅拌均匀，获得日间被动辐射涂层分散液；
(3)将日间被动辐射涂层分散液浇筑到5微米二氧化硅模版上，并将PET织物与分散液紧贴，待丙酮完全挥发后，取下涂层织物；
(4)将涂层织物浸泡在稀释后氢氟酸水溶液(10％)中，刻蚀掉二氧化硅。用蒸馏水清洗干净，干燥后即得被动辐射冷却功能的涂层纺织品。
本实施例制备得到的辐射制冷织物涂层厚度为140μm，孔隙率50％，太阳光反射率为0.91，大气窗口发射率为0.98。
实施例4
(1)将5微米二氧化硅置于两个粘弹性不同PDMS板之间进行单向摩擦，在粘弹性大的PDMS板上形成一个密集排列的单层二氧化硅阵列，200℃处理4个小时，即得5微米二氧化硅模版；
(2)将聚合物P(VDF-HFP)溶解分散到丙酮溶液中，加入粒径为100nm的纳米二氧化硅(其中，P(VDF-HFP)、丙酮、纳米二氧化硅的质量比为1:8:1)，搅拌均匀，获得日间被动辐射涂层分散液；
(3)将日间被动辐射涂层分散液浇筑到5微米二氧化硅模版上，并将PET织物与分散液紧贴，待丙酮完全挥发后，取下涂层织物；
(4)将涂层织物浸泡在稀释后氢氟酸水溶液(10％)中，刻蚀掉二氧化硅。用蒸馏水清洗干净，干燥后即得被动辐射冷却功能的涂层纺织品。
本实施例制得的辐射制冷织物表面的形貌表征SEM如图2所示，由图2可以看出，辐射制冷层的表面具有单层孔径约为5微米的纳米孔阵列(一级孔结构)，辐射制冷层上(包括辐射制冷层内部和表面)具有杂乱的纳米级多孔结构(二级孔结构)。
本实施例制备得到的辐射制冷织物涂层厚度为140μm，孔隙率50％，太阳光反射率为0.90，大气窗口发射率为0.98。
实施例5
(1)将5微米二氧化硅置于两个粘弹性不同PDMS板之间进行单向摩擦，在粘弹性大的PDMS板上形成一个密集排列的单层二氧化硅阵列，200℃处理4个小时，即得5微米二氧化硅模版；
(2)将聚合物P(VDF-HFP)溶解分散到丙酮溶液中，加入粒径为500nm的纳米二氧化硅(其中，P(VDF-HFP)、丙酮、纳米二氧化硅的质量比为1:8:1)，搅拌均匀，获得日间被动辐射涂层分散液；
(3)将日间被动辐射涂层分散液浇筑到5微米二氧化硅模版上，并将PET织物与分散液紧贴，待丙酮完全挥发后，取下涂层织物；
(4)将涂层织物浸泡在稀释后氢氟酸水溶液(10％)中，刻蚀掉二氧化硅。用蒸馏水清洗干净，干燥后即得被动辐射冷却功能的涂层纺织品。
本实施例制得的辐射制冷织物表面的形貌表征SEM如图3所示，由图3可以看出，辐射制冷层的表面具有单层孔径约为5微米的纳米孔阵列(一级孔结构)，辐射制冷层上(包括辐射制冷层内部和表面)具有杂乱的纳米级多孔结构(二级孔结构)。
本实施例制备得到的辐射制冷织物涂层厚度为140μm，孔隙率50％，太阳光反射率为0.90，大气窗口发射率为0.98。
对比例1
(1)将聚合物P(VDF-HFP)溶解分散到丙酮溶液中，加入粒径为200nm的纳米二氧化硅(其中，P(VDF-HFP)、丙酮、纳米二氧化硅的质量比为1:7:2)，搅拌均匀，获得日间被动辐射涂层分散液；
(2)利用涂布机将日间被动辐射涂层分散液涂到PET织物上，待丙酮完全挥发后，取出涂层织物，即得辐射制冷织物。
本对比例制得的辐射制冷织物表面的形貌表征SEM如图4所示，由图4可以看出，辐射制冷层上(包括辐射制冷层内部和表面)具有杂乱的纳米级多孔结构，但其表面平整不存在微米孔结构。
本对比例制备得到的辐射制冷织物涂层厚度为200μm，孔隙率70％，太阳光反射率为0.85，大气窗口发射率为0.98。
对比例2
(1)将5微米二氧化硅置于两个粘弹性不同PDMS板之间进行单向摩擦，在粘弹性大的PDMS板上形成一个密集排列的单层二氧化硅阵列，200℃处理4个小时，即得5微米二氧化硅模版；
(2)将聚合物P(VDF-HFP)溶解分散到丙酮溶液中(其中，P(VDF-HFP)、丙酮的质量比为1:7)，搅拌均匀，获得日间被动辐射涂层分散液；
(3)将日间被动辐射涂层分散液浇筑到5微米二氧化硅模版上，并将PET织物与分散液紧贴，待丙酮完全挥发后，取下涂层织物；
(4)将涂层织物浸泡在稀释后氢氟酸水溶液(10％)中，刻蚀掉二氧化硅。用蒸馏水清洗干净，干燥后即得被动辐射冷却功能的涂层纺织品。
本实施例制得的辐射制冷织物表面的形貌表征SEM如图5所示，由图5可以看出，辐射制冷层的表面具有单层孔径约为5微米的纳米孔阵列，但辐射制冷层上(包括辐射制冷层内部和表面)不存在纳米级多孔结构。
本实施例制备得到的辐射制冷织物涂层厚度为200μm，太阳光反射率为0.63，大气窗口发射率为0.98。
对比例3
PET织物表面未做任何处理。
性能试验结果分析
由图6和8可知，实施例1中得到的被动辐射冷却功能的涂层纺织品表现出超高的抗紫外性能、发射率和良好的反射率。
图9为实施例1、对比例1和2制备的日间被动辐射涂层纺织品反射率表征对比图，由图9可知，实施例1中制得的涂层纺织品的分层多孔结构与单一纳米孔隙(对比例1)、单层微米孔隙(对比例2)相比，具有极好的反射率。
在日间太阳光照射下，相比普通PET织物(对比例3)，实施例1中制得的涂层纺织品最高可降温11℃(如图10所示)，具有优良的被动冷却性能。
对比实施例1与其他实施例和对比例的表征和性能测试结果，可知实施例1具有更高的太阳光反射率和中红外发射率，并具有良好的疏水性，为本发明的最优实施例。
本发明的实施例最大优势在于上述实施例制备的涂层纺织品均为廉价有机聚合物，并无任何无机粒子或金属材料。上述辐射制冷层为分层多孔结构，充分利用孔隙散射作用，增加对太阳光的反射率。特殊说明，本发明制备的5微米二氧化硅模版可重复使用。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化。凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品，其特征在于，包括基底以及设于所述基底上并具有分级多孔结构的辐射制冷层。
2.根据权利要求1所述的具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品，其特征在于，所述辐射制冷层的表面设有孔径为5～7μm且密集排列的一级孔结构；
所述辐射制冷层上设有孔径为100～600nm的二级孔结构。
3.根据权利要求1所述的具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品，其特征在于，所述辐射制冷层的孔隙率为20～70％。
4.根据权利要求1所述的具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品，其特征在于，所述辐射制冷层的厚度为80～200μm。
5.根据权利要求1所述的具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品，其特征在于，辐射制冷层材料为聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。
6.根据权利要求1所述的具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品，其特征在于，所述基底为棉织物，锦纶织物，聚乳酸织物或聚酯纤维织物。
7.一种如权利要求1～6中任一项所述的具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将辐射制冷层材料溶解至有机溶剂中，加入致孔剂，搅拌均匀，制得分散液；
(2)将分散液浇筑至表面具有微米级凸起阵列的模板上，并将基底贴附于分散液上，制备涂层基底；
(3)将制得的涂层基底脱致孔剂即得所述涂层纺织品。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述致孔剂为粒径为100～600nm的纳米二氧化硅；
所述微米级凸起为粒径为5～7μm的微米二氧化硅。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，表面具有微米级凸起阵列的模板由如下方式制得：
将微米二氧化硅置于两个粘弹性不同的聚二甲基硅氧烷板之间进行单向摩擦，在粘弹性较大的聚二甲基硅氧烷板上形成密集排列的单层微米二氧化硅阵列，将聚二甲基硅氧烷板在200℃下处理4h，即得所述表面具有微米级凸起阵列的模板；
其中，聚二甲基硅氧烷板由聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂的混合物经预固化制得。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用将涂层基底浸泡于氢氟酸水溶液中的方式进行脱致孔剂处理。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112984858A (zh) * 2021-03-18 2021-06-18 哈尔滨工业大学 一种微结构辐射制冷器件的制备方法及应用
CN114702712A (zh) * 2022-04-24 2022-07-05 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 超疏水pvdf-hfp/氧化硅气凝胶复合膜及其制备方法与应用
CN114933731A (zh) * 2022-06-02 2022-08-23 哈尔滨工业大学 分级粒径微球与孔复合的聚合物基辐射制冷材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019236674B1 (en) * 2019-07-05 2020-08-20 Ningbo Radi-Cool Advanced Energy Technologies Co., Ltd. Radiative cooling functional coating material and application thereof
WO2020237813A1 (zh) * 2019-05-31 2020-12-03 宁波瑞凌新能源科技有限公司 复合辐射制冷膜、复合辐射制冷膜材料及其应用
CN112175458A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 哈尔滨工业大学（威海） 一种自适应控温辐射致冷涂层及其应用
CN112375418A (zh) * 2020-10-12 2021-02-19 复旦大学 一种多级多孔辐射制冷薄膜涂层的制备方法
CN113072737A (zh) * 2021-04-01 2021-07-06 北京航空航天大学杭州创新研究院 具有日间辐射制冷的多孔聚二甲基硅氧烷及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020237813A1 (zh) * 2019-05-31 2020-12-03 宁波瑞凌新能源科技有限公司 复合辐射制冷膜、复合辐射制冷膜材料及其应用
AU2019236674B1 (en) * 2019-07-05 2020-08-20 Ningbo Radi-Cool Advanced Energy Technologies Co., Ltd. Radiative cooling functional coating material and application thereof
CN112175458A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 哈尔滨工业大学（威海） 一种自适应控温辐射致冷涂层及其应用
CN112375418A (zh) * 2020-10-12 2021-02-19 复旦大学 一种多级多孔辐射制冷薄膜涂层的制备方法
CN113072737A (zh) * 2021-04-01 2021-07-06 北京航空航天大学杭州创新研究院 具有日间辐射制冷的多孔聚二甲基硅氧烷及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YI WU等: "Large-Area Preparation of Robust and Transparent Superomniphobic Polymer Films", ACS NANO, pages 10338 - 10344 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112984858A (zh) * 2021-03-18 2021-06-18 哈尔滨工业大学 一种微结构辐射制冷器件的制备方法及应用
CN112984858B (zh) * 2021-03-18 2022-07-26 哈尔滨工业大学 一种微结构辐射制冷器件的制备方法及应用
CN114702712A (zh) * 2022-04-24 2022-07-05 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 超疏水pvdf-hfp/氧化硅气凝胶复合膜及其制备方法与应用
CN114933731A (zh) * 2022-06-02 2022-08-23 哈尔滨工业大学 分级粒径微球与孔复合的聚合物基辐射制冷材料及其制备方法

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