CN114213847A - 一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法，制备过程包括：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚体A和PDMS固化剂B混合形成PDMS混合物，在机械搅拌下，逐滴加入一定量的水，将水分子打散成细小的液滴后被PDMS包裹，形成PDMS包水乳状液，真空脱气后进行固化处理即可得到内部含水的PDMS薄膜，利用高温去除内部水分，形成可增强米氏散射的微纳双级多孔结构，制得一种外观为白色哑光的辐射降温薄膜。砂纸打磨去除表面的皮层后，即可获得表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜材料。该薄膜具有高的太阳光反射率、中红外发射率和优异的自清洁性能，从而达到长期辐射冷却的目的。

Description

一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于功能降温材料技术领域，涉及一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法。
背景技术
冷却建筑或其他设施是全球不可避免的需求，占能源消耗的很大比例。然而，传统的基于压缩的冷却技术在长时间使用时，不仅消耗能源，还会损害身心健康。此外，还会产生臭氧空洞、温室效应、城市热岛效应等环境问题。鉴于此，人们需要寻求具有可持续性且更具成本效益的降温方法。
被动日间辐射冷却是一种新兴的冷却技术，它通过反射太阳辐射，将热量辐射到外太空，在无需外部能源输入的情况下冷却地面物体，且没有污染物的排放，在显著减少传统冷却应用和全球能源消耗方面具有很大的潜力。被动日间辐射冷材料反射0.3-2.5μm波段的太阳能，并通过8-13μm波段的大气透明窗口将热量辐射到超冷的外层空间从而实现降温，其关键是在太阳光波段具有高反射率，同时在中红外波段具有高发射率。辐射降温材料可以有效降低建筑物和光伏设备的表面温度，提供室内热舒适性及设备使用稳定性，并可大幅降低能源消耗。
现有的技术中，如专利CN209178283U，名称为“散射辐射降温随机堆积微球涂层”，该专利的技术特点在于采用金属氧化物中的一种或多种微球颗粒与水、表面活性剂、胶体等进行共混，喷涂或刷涂在基材上，使涂层下物体获得散射辐射降温功能。虽然具有一定的降温效果，但无机颗粒由于色素的紫外吸收，较低的近短波红外反射率和太阳反射率，进一步限制了冷却效果。专利CN111704750A，“单层双面非对称多孔辐射降温薄膜、制备方法及其应用”，该专利的技术特点在于采用非溶剂致相分离法得到具有微米尺度孔洞结构的醋酸纤维素多孔聚合物基底材料，再将微米氧化物粒子定向富集于基底材料的单面上，制得单层双面非对称多孔辐射降温薄膜。虽然制得的薄膜具有高太阳光反射率和中红外发射率，但制备过程中需要使用有毒有害的溶剂，并且其在户外应用时很容易受到污染，影响材料的降温效果和使用寿命。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法，本发明所述制备方法工艺简单，环境友好，可大面积生产，由该制备方法制得的超疏水辐射降温多孔薄膜具有自清洁性能，避免了环境污染对材料降温效果和使用寿命的影响。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，包括如下过程：
将聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液铸后进行真空脱气处理，除去其中的气泡；
将真空脱气处理后的聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液进行热固化，得到内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜；
去除内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜内部的水，得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜；
对内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜表面进行打磨处理，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
进一步优选地，所述聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液的制备过程包括：
在持续搅拌下，将去离子水逐滴加入聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂的混合物，搅拌均匀后得到所述聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液。
进一步优选地，使用蠕动泵控制水的滴加速度为3.5mL/min。
进一步优选地，聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂的质量比为9:1。
进一步优选地，所述聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液中，聚二甲基硅氧烷和水的质量比为10:(9～13)。
进一步优选地，搅拌方式采用机械搅拌，机械搅拌的转速为500～900rpm。
进一步优选地，机械搅拌的时间为2h。
优选地，真空脱气处理的时间为45min。
进一步优选地，进行热固化时，热固化温度为45～70℃。
进一步优选地，进行热固化时，热固化时间为4.5～6.0h。
进一步优选地，去除内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜内部的水时，将内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜于120～200℃下进行干燥，干燥时间为120～160min。
进一步优选地，对内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜表面进行打磨处理时，使用400～800目的砂纸对内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜表面进行打磨处理。
进一步优选地，砂纸打磨处理的砂纸目数为200～600目。
本发明还提供了一种采用如上所述制备方法制得的超疏水辐射降温多孔薄膜。
进一步优选地，所述超疏水辐射降温多孔薄膜对太阳光反射率为88.4％～95.1％，所述超疏水辐射降温多孔薄膜的中红外发射率为89.1％～93.1％，所述超疏水辐射降温多孔薄膜表面与水滴的接触角为154.0°～165.7°，所述超疏水辐射降温多孔薄膜表面与水滴的滚动角为2.1°～6.2°。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法将乳状液浇铸后真空脱气处理除去内部的气泡，将脱气处理后的乳状液进行固化处理得到内部含水的PDMS薄膜，后对其进行干燥处理制得辐射降温薄膜，所述辐射降温薄膜不需额外加入微纳米颗粒，内部自发形成了具有微纳双级的多孔结构，使得光在太阳光谱范围内散射强烈，在0.3～2.5μm的宽频带窗口内表现出更高的反射率，结合PDMS本身具有的高发射率，从而达到辐射冷却的目的。对内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜表面进行打磨处理，表面即可出现凸出的颗粒且暴露出内部不规则的多孔结构，使得表面结构变得粗糙，结合PDMS固有的低表面能特性，辐射降温薄膜展现出超疏水性。本发明所使用的方法操作简单，无需复杂的操作流程或精密的仪器。本发明中以水作为模板，代替了常规操作中使用的需要去除的致孔剂或模板，操作简单，绿色无毒环保，适合大面积生产。此外，PDMS的化学性质稳定，在酸、碱溶液浸泡或紫外光照后仍具有稳定的超疏水性及辐射降温性能，便于户外使用，延长所述超疏水辐射降温材料的使用寿命。本发明所述制备方法有效简化了现有构筑微纳米结构复杂的操作工艺和制作成本，采用简单、环保的制备方法，制得了内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。且该制备方法能够推广于大面积、扩大化工业的生产。
进一步的，制备聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液时，通过搅拌将去离子水打散形成微小的液滴被聚二甲基硅氧烷(PDMS)包裹，形成聚二甲基硅氧烷包水(PDMS/Water)乳状液，制备方法简单。
本发明超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段具有高的反射率，在中红外波段具有高的发射率，经测量其在太阳光波段的反射率为88.4％～95.1％，中红外发射率为89.1％～93.1％。同时具有优异的超疏水性，所述超疏水辐射降温多孔薄膜表面与水滴的接触角为154.0°～165.7°，滚动角为2.1°～6.2°。不仅具有很好的降温效果，并且具有自清洁作用以维持其降温效果，适合低成本大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例3中打磨后获得的超疏水辐射降温多孔薄膜的表面形貌及水滴静态接触角图；
图2为本发明实施例3获得的超疏水辐射降温多孔薄膜在0.3～20μm范围内的光谱反射率图；
图3为本发明实施例3获得的超疏水辐射降温多孔薄膜的自清洁效果图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，如果没有特别的说明，百分数(％)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份。
本发明中，如果没有特别的说明，所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“6～22”表示本文中已经全部列出了“6～22”之间的全部实数，“6～22”只是这些数值组合的缩略表示。
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。
本发明中，本文中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以按照顺序进行。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。
除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
本发明提供了一种超疏水辐射降温多孔薄膜及其制备方法，在机械搅拌下，将去离子水逐滴加入聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚体和固化剂的混合物，水被打散成小液滴被PDMS包裹，得到PDMS/Water油包水乳状液；将PDMS/Water乳状液液浇铸在培养皿内，进行真空脱气处理，除去内部的气泡；将其密封后，对PDMS/Water乳状液液进行固化处理，得到内部含水的PDMS薄膜；解除密封后，对内部含水的PDMS薄膜进行干燥处理，利用水分子在高温下蒸发，在PDMS内部构建微纳双级的多孔结构；利用砂纸打磨，除去表面致密的皮层，暴露出内部的粗糙结构，得到具有微纳双级多孔结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。所制备的超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段具有88.4％～95.1％的反射率，在大气窗口波段具有89.1％～93.1％的中红外发射率，太阳光直射情况下可实现9～13℃的亚环境降温，具有良好的辐射冷却效果。此外，该薄膜与水滴的接触角可达154.0°～165.7°，滚动角可达2.1°～6.2°，具有优异的自清洁性能，有利于户外应用。
本发明一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、称取一定量的PDMS预聚体A与固化剂B组分；
S2、称取一定量的水；
S3、将步骤S2所述的水逐滴加入到步骤S1所述的PDMS混合物中，保持烧杯封口状态，在室温下搅拌2h，得到乳白色乳状液，所得乳白色乳状液即为聚二甲基硅氧烷/水(PDMS/Water)乳状液；
S4、向步骤S3中所述的乳白色乳状液浇筑在培养皿内，真空脱气一定时间处理除去内部的微小气泡；
S5、将步骤S4中所述乳状液密封后，在45～70℃固化处理4.5～6.0h，得到内部含水的PDMS薄膜；
S6、将步骤S5中所述的内部含水的PDMS薄膜解除密封，在120～200℃干燥处理120～160min，得到辐射降温薄膜；
S7、将步骤S6中所述的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，得到超疏水辐射降温多孔薄膜。
步骤S1中，PDMS预聚体A与PDM固化剂B的质量比为9:1。
步骤S2中，PDMS混合物与水的质量比为10:(9～13)。
步骤S3中，使用蠕动泵控制滴加水的速度为3.5mL/min，形成乳状液。
步骤S4中，真空脱气的时长为45min。
本发明公开的一种具有微纳双级多孔结构的超疏水辐射降温多孔薄膜，其对太阳光反射率为88.4％～95.1％，中红外发射率为89.1％～93.1％，太阳光直射情况下可实现9～13℃的亚环境降温，具有良好的辐射冷却效果；其表面与水滴的接触角为154.0°～165.7°，滚动角为2.1°～6.2°。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例超疏水辐射降温多孔薄膜的制备过程包括如下步骤：
步骤1
称取9.0g PDMS预聚体A与1.0g固化剂B，加入到烧杯中，保持烧杯封口状态，在室温下使用恒速搅拌器对其进行搅拌，得到均匀的PDMS混合物；再称取9.0g水，使用蠕动泵控制滴加速度为3.5mL/min，将9.0g水逐滴加至步骤1中PDMS混合物中，形成乳白色乳状液，即为PDMS/Water乳状液。
步骤2
将步骤1中得到的乳状液浇铸在培养皿内，20℃下真空脱气处理45min，除去气泡。
步骤3
将步骤2中得到的乳状液密封，在45℃下固化处理4.5h，得到内部含水的PDMS薄膜。
步骤4
将步骤3中得到的PDMS薄膜，在120℃下干燥处理120min以除去内部的水，水分蒸发后得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。
步骤5
将步骤4中得到的具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，使用600目的砂纸对其表面进行打磨，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
该超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段处的反射率为88.4％，中红外波段处的发射率为89.1％，其表面与水滴的接触角为154.0°，滚动角为4.3°。
实施例2
本实施例超疏水辐射降温多孔薄膜的制备过程包括如下步骤：
步骤1
称取9.0g PDMS预聚体A与1.0g固化剂B，加入到烧杯中，保持烧杯封口状态，在室温下使用恒速搅拌器对其进行搅拌，得到均匀的PDMS混合物；再称取10.0g水，使用蠕动泵控制滴加速度为3.5mL/min，将10.0g水逐滴加至步骤1中PDMS混合物中，形成乳白色乳状液，即为PDMS/Water乳状液。
步骤2
将步骤1中得到的乳状液浇铸在培养皿内，20℃下真空脱气处理45min，除去气泡。
步骤3
将步骤2中得到的乳状液密封，在45℃下固化处理4.5h，得到内部含水的PDMS薄膜。
步骤4
将步骤3中得到的PDMS薄膜，在120℃下干燥处理120min以除去内部的水，水分蒸发后得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。
步骤5
将步骤4中得到的具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，使用600目的砂纸对其表面进行打磨，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
该超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段处的反射率为89.3％，中红外波段处的发射率为92.0％，其表面与水滴的接触角为155.2°，滚动角为3.8°。
实施例3
本实施例超疏水辐射降温多孔薄膜的制备过程包括如下步骤：
步骤1
称取9.0g PDMS预聚体A与1.0g固化剂B，加入到烧杯中，保持烧杯封口状态，在室温下使用恒速搅拌器对其进行搅拌，得到均匀的PDMS混合物；再称取12.0g水，使用蠕动泵控制滴加速度为3.5mL/min，将12.0g水逐滴加至步骤1中PDMS混合物中，形成乳白色乳状液，即为PDMS/Water乳状液。
步骤2
将步骤1中得到的乳状液浇铸在培养皿内，20℃下真空脱气处理45min，除去气泡。
步骤3
将步骤2中得到的乳状液密封，在55℃下固化处理5.5h，得到内部含水的PDMS薄膜。
步骤4
将步骤3中得到的PDMS薄膜，在140℃下干燥处理160min以除去内部的水，水分蒸发后得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。
步骤5
将步骤4中得到的具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，使用600目的砂纸对其表面进行打磨，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
该超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段处的反射率为95.1％，中红外波段处的发射率为93.1％，其表面与水滴的接触角为165.7°，滚动角为2.1°。
实施例4
本实施例超疏水辐射降温多孔薄膜的制备过程包括如下步骤：
步骤1
称取9.0g PDMS预聚体A与1.0g固化剂B，加入到烧杯中，保持烧杯封口状态，在室温下使用恒速搅拌器对其进行搅拌，得到均匀的PDMS混合物；再称取10.0g水，使用蠕动泵控制滴加速度为3.5mL/min，将10.0g水逐滴加至步骤1中PDMS混合物中，形成乳白色乳状液，即为PDMS/Water乳状液。
步骤2
将步骤1中得到的乳状液浇铸在培养皿内，20℃下真空脱气处理45min，除去气泡。
步骤3
将步骤2中得到的乳状液密封，在60℃下固化处理5.0h，得到内部含水的PDMS薄膜。
步骤4
将步骤3中得到的PDMS薄膜，在160℃下干燥处理120min以除去内部的水，水分蒸发后得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。
步骤5
将步骤4中得到的具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，使用400目的砂纸对其表面进行打磨，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
该超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段处的反射率为94.3％，中红外波段处的发射率为92.1％，其表面与水滴的接触角为156.3°，滚动角为3.6°。
实施例5
本实施例超疏水辐射降温多孔薄膜的制备过程包括如下步骤：
步骤1
称取9.0g PDMS预聚体A与1.0g固化剂B，加入到烧杯中，保持烧杯封口状态，在室温下使用恒速搅拌器对其进行搅拌，得到均匀的PDMS混合物；再称取13.0g水，使用蠕动泵控制滴加速度为3.5mL/min，将13.0g水逐滴加至步骤1中PDMS混合物中，形成乳白色乳状液，即为PDMS/Water乳状液。
步骤2
将步骤1中得到的乳状液浇铸在培养皿内，20℃下真空脱气处理45min，除去气泡。
步骤3
将步骤2中得到的乳状液密封，在70℃下固化处理4.5h，得到内部含水的PDMS薄膜。
步骤4
将步骤3中得到的PDMS薄膜，在160℃下干燥处理140min以除去内部的水，水分蒸发后得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。
步骤5
将步骤4中得到的具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，使用400目的砂纸对其表面进行打磨，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
该超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段处的反射率为93.7％，中红外波段处的发射率为90.5％，其表面与水滴的接触角为160.0°，滚动角为3.3°。
实施例6
本实施例超疏水辐射降温多孔薄膜的制备过程包括如下步骤：
步骤1
称取9.0g PDMS预聚体A与1.0g固化剂B，加入到烧杯中，保持烧杯封口状态，在室温下使用恒速搅拌器对其进行搅拌，得到均匀的PDMS混合物；再称取12.0g水，使用蠕动泵控制滴加速度为3.5mL/min，将12.0g水逐滴加至步骤1中PDMS混合物中，形成乳白色乳状液，即为PDMS/Water乳状液。
步骤2
将步骤1中得到的乳状液浇铸在培养皿内，20℃下真空脱气处理45min，除去气泡。
步骤3
将步骤2中得到的乳状液密封，在65℃下固化处理5.5h，得到内部含水的PDMS薄膜。
步骤4
将步骤3中得到的PDMS薄膜，在120℃下干燥处理140min以除去内部的水，水分蒸发后得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。
步骤5
将步骤4中得到的具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，使用800目的砂纸对其表面进行打磨，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
该超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段处的反射率为90.7％，中红外波段处的发射率为90.4％，其表面与水滴的接触角为154.6°，滚动角为5.2°。
实施例7
本实施例超疏水辐射降温多孔薄膜的制备过程包括如下步骤：
步骤1
称取9.0g PDMS预聚体A与1.0g固化剂B，加入到烧杯中，保持烧杯封口状态，在室温下使用恒速搅拌器对其进行搅拌，得到均匀的PDMS混合物；再称取11.0g水，使用蠕动泵控制滴加速度为3.5mL/min，将11.0g水逐滴加至步骤1中PDMS混合物中，形成乳白色乳状液，即为PDMS/Water乳状液。
步骤2
将步骤1中得到的乳状液浇铸在培养皿内，20℃下真空脱气处理45min，除去气泡。
步骤3
将步骤2中得到的乳状液密封，在55℃下固化处理4.5h，得到内部含水的PDMS薄膜。
步骤4
将步骤3中得到的PDMS薄膜，在140℃下干燥处理160min以除去内部的水，水分蒸发后得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。
步骤5
将步骤4中得到的具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，使用600目的砂纸对其表面进行打磨，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
该超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段处的反射率为94.7％，中红外波段处的发射率为92.8％，其表面与水滴的接触角为162.2°，滚动角为2.9°。
实施例8
本实施例超疏水辐射降温多孔薄膜的制备过程包括如下步骤：
步骤1
称取9.0g PDMS预聚体A与1.0g固化剂B，加入到烧杯中，保持烧杯封口状态，在室温下使用恒速搅拌器对其进行搅拌，得到均匀的PDMS混合物；再称取11.0g水，使用蠕动泵控制滴加速度为3.5mL/min，将11.0g水逐滴加至步骤1中PDMS混合物中，形成乳白色乳状液，即为PDMS/Water乳状液。
步骤2
将步骤1中得到的乳状液浇铸在培养皿内，20℃下真空脱气处理45min，除去气泡。
步骤3
将步骤2中得到的乳状液密封，在50℃下固化处理6.0h，得到内部含水的PDMS薄膜。
步骤4
将步骤3中得到的PDMS薄膜，在200℃下干燥处理120min以除去内部的水，水分蒸发后得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜。
步骤5
将步骤4中得到的具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜进行砂纸打磨处理，使用400目的砂纸对其表面进行打磨，得到表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜。
该超疏水辐射降温多孔薄膜在太阳光波段处的反射率为92.6％，中红外波段处的发射率为91.9％，其表面与水滴的接触角为162.3°，滚动角为3.0°。
请参阅图1，本发明实施例3获得的超疏水辐射降温多孔薄膜具有微纳双阶多孔结构，水滴在其表面的接触角可达165.7°。
请参阅图2，本发明实施例3获得的超疏水辐射降温多孔薄膜的太阳光反射率光谱图。可以看出，所制备的薄膜在可见光范围反射率高达95.1％；在8～13μm中红外波段反射率低于7％，对应其发射率高达93.1％。
请参阅图3，本发明实施例3获得的超疏水辐射降温多孔薄膜的自清洁效果图；可以看出，水滴在有污物的表面可以将其带走，一起滚落。
综上所述，本发明采用水模板法，将PDMS预聚体A和PDMS固化剂B混合形成PDMS混合物，在机械搅拌的情况下，向其中逐滴加入一定量的水，将水分子打散成细小的液滴后被PDMS包裹，形成PDMS包水乳状液，真空脱气后对其进行固化处理即可得到内部含水的PDMS薄膜，利用高温去除内部水分，形成可增强米氏散射的微纳双级多孔结构，制得一种外观为白色哑光的辐射降温薄膜。砂纸打磨去除表面的皮层后，即可获得表面具有粗糙结构的超疏水辐射降温多孔薄膜材料。该薄膜具有高的太阳光反射率、中红外发射率和优异的自清洁性能，从而达到长期辐射冷却的目的。本发明操作简单，无毒无害，可大面积生产，可用于户外建筑、光伏设备及人体热管理等领域，对节省电力资源、环境保护和可持续发展具有重要的意义。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，其特征在于，将聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液浇铸后进行真空脱气处理；将真空脱气处理后的聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液进行热固化，得到内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜；去除内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜内部的水，得到内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜；对内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜表面进行打磨处理使其表面具有粗糙结构，得到一种超疏水辐射降温多孔薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液的制备过程包括：
在持续搅拌下，将去离子水逐滴加入聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂的混合物中，搅拌均匀后得到所述聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液。
3.根据权利要求2所述的一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷/水油包水乳状液中，聚二甲基硅氧烷和水的质量比为10:(9～13)。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，其特征在于，进行热固化时，热固化温度为45～70℃。
5.根据权利要求1所述的一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，其特征在于，进行热固化时，热固化时间为4.5～6.0h。
6.根据权利要求1所述的一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，其特征在于，去除内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜内部的水时，将内部含水的聚二甲基硅氧烷薄膜于120～200℃下进行干燥，干燥时间为120～160min。
7.根据权利要求1所述的一种超疏水辐射降温多孔薄膜的制备方法，其特征在于，对内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜表面进行打磨处理时，使用400～800目的砂纸对内部具有微纳双级多孔结构的辐射降温薄膜表面进行打磨处理。
8.采用权利要求1～8任意一项的制备方法制得的一种超疏水辐射降温多孔薄膜。
9.根据权利要求9所述的一种超疏水辐射降温多孔薄膜，其特征在于，所述超疏水辐射降温多孔薄膜对太阳光反射率为88.4％～95.1％，所述超疏水辐射降温多孔薄膜的中红外发射率为89.1％～93.1％，所述超疏水辐射降温多孔薄膜表面与水滴的接触角为154.0～165.7°，所述超疏水辐射降温多孔薄膜表面与水滴的滚动角为2.1～6.2°。
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Cited By (2)

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CN114736520A (zh) * 2022-05-08 2022-07-12 西南石油大学 一种利用高内相乳液法制备柔性应变传感器的方法
CN115573169A (zh) * 2022-09-26 2023-01-06 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 辐射降温水性喷剂、其制备方法及应用

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114736520A (zh) * 2022-05-08 2022-07-12 西南石油大学 一种利用高内相乳液法制备柔性应变传感器的方法
CN115573169A (zh) * 2022-09-26 2023-01-06 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 辐射降温水性喷剂、其制备方法及应用
CN115573169B (zh) * 2022-09-26 2023-11-24 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 辐射降温水性喷剂、其制备方法及应用

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