CN117471593B - 一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃 - Google Patents
一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117471593B CN117471593B CN202311825737.2A CN202311825737A CN117471593B CN 117471593 B CN117471593 B CN 117471593B CN 202311825737 A CN202311825737 A CN 202311825737A CN 117471593 B CN117471593 B CN 117471593B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- metamaterial
- sub
- radiation
- heat insulation
- 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.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 76
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 74
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 270
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 47
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 claims description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 16
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 14
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 claims description 4
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JYMITAMFTJDTAE-UHFFFAOYSA-N aluminum zinc oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Al+3].[Zn+2] JYMITAMFTJDTAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 12
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000003806 hair structure Effects 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/26—Reflecting filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃,涉及隔膜技术领域,其中选择性透射隔膜包括:复合隔热层,用于透射第一波长范围内的光,以及反射与第一波长范围不同的第二波长范围内的光;超材料辐射层,用于向外辐射待隔热物体的热量,以实现对待隔热物体的无源制冷;其中,超材料辐射层位于复合隔热层与待隔热物体之间;超材料辐射层包括超材料辐射子层,超材料辐射子层为通过微纳加工工艺周期性排布超材料单胞结构形成的薄膜;其中,超材料单胞结构为基于仿生原理设计的三棱柱型结构。本发明提供的技术方案提高了选择性透射隔膜的温控效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及隔膜技术领域,尤其涉及一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃。
背景技术
日常生活中,特别是光照充足的夏天,会有大量的太阳光透过汽车的挡风玻璃进入车内;而太阳光主要由红外光、可见光和紫外光组成,其中红外光和可见光携带了大量的热量,会提升车内的温度,不仅加快了车内设施的老化速度,还增加了车内空调的负担。
相关技术中,将选择性透射隔膜装贴在挡风玻璃上,以起到投射可见光且阻隔太阳光热量的作用。但是目前的选择性透射隔膜的隔热效果较差,导致对车内的温控效果较差。因此如何提高选择性透射隔膜对车内的温控效果,成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃,以提高选择性透射隔膜的温控效果。
根据本发明的一方面,提供了一种选择性透射隔膜,包括:
复合隔热层,用于透射第一波长范围内的光,以及反射与所述第一波长范围不同的第二波长范围内的光;
超材料辐射层,用于向外辐射待隔热物体的热量,以实现对所述待隔热物体的无源制冷;其中,所述超材料辐射层位于所述复合隔热层与所述待隔热物体之间;所述超材料辐射层包括超材料辐射子层,所述超材料辐射子层为通过微纳加工工艺周期性排布超材料单胞结构形成的薄膜;其中,所述超材料单胞结构为基于仿生原理设计的三棱柱型结构。
可选的,所述超材料辐射层还包括:
第一基材子层;
超材料辐射子层形成在所述第一基材子层的表面上。
可选的,所述超材料单胞结构的三角形侧面的边长小于或等于13μm;所述超材料辐射子层的厚度范围为10μm ~20μm;
所述第一基材子层的材料包括PET,所述第一基材子层的厚度范围为10μm ~20μm,所述第一基材子层的可见光透射比≥90%。
可选的,所述复合隔热层包括:
第二基材子层;
复合隔热子层,形成在所述第二基材子层的表面上;
其中,所述复合隔热子层包括层叠设置的化合物子层与金属单质子层;所述化合物子层与所述金属单质子层的总层数大于或等于2。
可选的,所述复合隔热子层中的化合物材料子层的材料包括硫化锌、氧化锌、氧化铝、氧化铟锡、氧化锌铝、氟化镁和硫化镉中的至少一种,所述化合物子层的厚度范围为20nm~100nm;
所述复合隔热子层中的金属单质子层的材料包括金、银和铝中的至少一种,所述金属单质子层的厚度范围为15nm~60nm;
所述第二基材子层的材料包括PET,所述第二基材子层的厚度范围为10μm ~20μm,所述第二基材子层的可见光透射比≥90%。
可选的,所述选择性透射隔膜还包括:
压敏胶层,位于所述超材料辐射层远离所述复合隔热层的一侧,并覆盖所述超材料辐射层的表面;所述压敏胶层用于将与所述选择性透射隔膜固定在所述待隔热物体的表面;
和/或,保护层,位于所述复合隔热层远离所述超材料辐射层的一侧;所述保护层用于保护所述选择性透射隔膜内部的膜层。
可选的,所述选择性透射隔膜还包括:
第一连接层,位于所述复合隔热层与所述超材料辐射层之间;所述第一连接层用于固定所述复合隔热层与所述超材料辐射层;
第二连接层,位于所述复合隔热层与所述保护层之间,所述第二连接层用于固定所述复合隔热层与所述保护层;
其中,所述第一连接层的材料包括胶黏剂,所述第二连接层的材料包括胶黏剂。
可选的,所述保护层包括:第三基材子层以及形成在所述第三基材子层表面上的保护材料子层;其中,所述保护材料子层的材料包括丙烯酸系列树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的至少一种,所述保护材料子层的硬度耐划痕性≥1N/m;所述第三基材子层的材料包括PET,厚度范围为10μm ~20μm,可见光透射比≥90%;
所述压敏胶层的材料包括OCA压敏胶、丙烯酸酯型压敏胶和有机硅压敏胶中的至少一种;所述压敏胶层的厚度范围为10μm ~20μm,剥离强度≥5N/25mm。
可选的,所述复合隔热层用于透射可见光,以及反射紫外光和红外光;所述超材料辐射层用于利用波长范围为8~13μm的大气窗口辐射电磁波;
其中,所述复合隔热层对紫外光和红外光的反射率大于或等于90%,对可见光透射率大于或等于75%;所述超材料辐射层对大气窗口波段的电磁波的辐射率大于或等于90%。
根据本发明的另一方面,提供了一种选择性透射玻璃,包括玻璃基板和本发明任一实施例所述的选择性透射隔膜;所述选择性透射隔膜粘贴在所述玻璃基板的表面。
有益效果:本发明实施例提供了一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃,其中选择性透射隔膜包括:复合隔热层,用于透射第一波长范围内的光,以及反射与第一波长范围不同的第二波长范围内的光;超材料辐射层,用于向外辐射待隔热物体的热量;其中,超材料辐射层位于复合隔热层与待隔热物体之间。本发明实施例提供的技术方案,通过在选择性透射隔膜中设置超材料辐射层,根据大气窗口波段“8~13μm”辐射理论,可利用超材料辐射层将待隔热物体的热量转化为该波段的电磁波并不断向外发射,达到无源制冷的效果,从而提高了选择性透射隔膜的温控效果。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种选择性透射隔膜的剖面示意图;
图2是本发明实施例提供的另一种选择性透射隔膜的剖面示意图;
图3是本发明实施例提供的另一种选择性透射隔膜的剖面示意图;
图4是本发明实施例提供的一种超材料单胞结构的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供了一种选择性透射隔膜,图1是本发明实施例提供的一种选择性透射隔膜的剖面示意图,参考图1,选择性透射隔膜包括:
复合隔热层10,用于透射第一波长范围内的光,以及反射与第一波长范围不同的第二波长范围内的光;
超材料辐射层20,用于向外辐射待隔热物体的热量,以实现对待隔热物体的无源制冷;其中,超材料辐射层20位于复合隔热层10与待隔热物体(未画出)之间。超材料辐射层20包括超材料辐射子层,超材料辐射子层为通过微纳加工工艺周期性排布超材料单胞结构形成的薄膜;其中,超材料单胞结构为基于仿生原理设计的三棱柱型结构。
具体的,选择性透射隔膜包括复合隔热层10和超材料辐射层20,复合隔热层10与超材料辐射层20层叠设置。相对于复合隔热层10,超材料辐射层20较靠近于待隔热物体。在本发明的一个实施例中,超材料辐射层20可通过胶层粘附在待隔热物体的表面。待隔热物体可以为车辆的挡风玻璃、住房建筑的玻璃或者其它需要隔热的物体,本发明实施例对此不进行限定。
其中,复合隔热层10用于透射第一波长范围内的光,以及反射与第一波长范围不同的第二波长范围内的光。第一波长范围内的光可以为可见光,可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,通过复合隔热层10透射第一波长范围内的光,可以保证选择性透射隔膜的透视性,保证驾驶员的行车安全。第二波长范围内的光为不可见光,例如太阳光中的紫外光和/或红外光。由于红外光和可见光携带了大量的热量,复合隔热层10用于反射紫外光和红外光中的至少一种,减少或者避免紫外光和红外光中的至少一种达到待隔热物体,进而可以起到对待隔热物体隔热的作用。
超材料辐射层20用于向外辐射待隔热物体的热量,以实现对待隔热物体的无源制冷。凡是有温差的两个物体,都可以通过热辐射进行能量交换,减小温差。宇宙的温度接近绝对零度,远低于地球表面的温度,因此可以将宇宙作为自然散热器,通过高透过率的红外大气窗口(8~13μm),以电磁波的形式将地表热量辐射进入外太空,无需借助其他能源实现地球物体的冷却。在辐射制冷相关技术中,一般材料很难同时兼顾宽吸收和强吸收两种特性,而超材料可以完美解决这一问题。
电磁超材料(Electromagnetic Metamaterial)是一类介电常数和磁导率可人为控制、各参量可正可负的新型人工复合电磁材料。电磁超材料是由周期排布的人工原子或分子组成,这里的人工原子或分子指人工设计的微结构。通过不断优化和改进微结构,可以使超材料在宏观上表现出不同的电磁现象。通过在选择性透射隔膜中设置超材料辐射层20,根据大气窗口波段“8~13μm”辐射理论,可利用超材料辐射层20将待隔热物体的热量转化为该波段的电磁波并向外发射,达到无源制冷的效果,提高了选择性透射隔膜的温控效果。
其中,可以设置复合隔热层对太阳光红外波段和紫外波段的反射率大于或等于90%,对可见光透射率大于或等于75%;超材料辐射层对大气窗口波段的电磁波的辐射率大于或等于90%。
本发明实施例提供的选择性透射隔膜包括:复合隔热层10,用于透射第一波长范围内的光,以及反射与第一波长范围不同的第二波长范围内的光;超材料辐射层20,用于向外辐射待隔热物体的热量;其中,超材料辐射层20位于复合隔热层10与待隔热物体之间。通过在选择性透射隔膜中设置超材料辐射层20,根据大气窗口波段“8~13μm”辐射理论,可利用超材料辐射层20将待隔热物体的热量转化为该波段的电磁波并源源不断向外发射,达到无源制冷的效果,提高了选择性透射隔膜的温控效果。
在上述实施例的基础上,在本发明的一个实施例中,图2是本发明实施例提供的另一种选择性透射隔膜的剖面示意图,参考图2,选择性透射隔膜还包括:
压敏胶层30,位于超材料辐射层20远离复合隔热层10的一侧,并覆盖超材料辐射层20的表面;压敏胶层30用于将与选择性透射隔膜固定在待隔热物体的表面;
和/或,保护层40,位于复合隔热层10远离超材料辐射层20的一侧;保护层40用于保护选择性透射隔膜内部的膜层。
具体的,压敏胶层30的材料包括但不限于OCA压敏胶、丙烯酸酯型压敏胶以及有机硅压敏胶,压敏胶层30的厚度范围为10~20μm。压敏胶层30的剥离强度≥5N/25mm。剥离强度是指单位宽度薄膜从玻璃表面剥离时所需要的力,它反应粘胶的粘结强度。剥离时角度有90度或180度,本发明实施例中的剥离强度数据是在时长为72h后,以剥离角度为180°剥离时测到的剥离强度。保护层40的材料包括透明树脂材料,包括但不限于丙烯酸系列树脂、聚氨酯树脂以及环氧树脂;保护层40的硬度耐划痕性≥1N/m,可见光透射比≥90%。硬度可理解为材料抵抗永久性变形的能力,在涂层行业,硬度的测量可用来判定涂层对常规磨损的抵抗能力。可见光透射比是指透过材料的可见光光通量与投射在其表面可见光光通量之比。
在上述各实施例的基础上,在本发明的一个实施例中,请继续参考图2,选择性透射隔膜,还包括:第一连接层60,位于复合隔热层10与超材料辐射层20之间;第一连接层60用于固定复合隔热层10与超材料辐射层20;第二连接层50,位于复合隔热层10与保护层40之间,第二连接层50用于固定复合隔热层10与保护层40;其中,第一连接层60的材料包括胶黏剂,第二连接层50的材料包括胶黏剂。
在上述各实施例的基础上,在本发明的一个实施例中,图3是本发明实施例提供的另一种选择性透射隔膜的剖面示意图,参考图3,超材料辐射层20包括:
第一基材子层21;
超材料辐射子层22,形成在第一基材子层21的表面上;超材料辐射子层22为通过微纳加工工艺周期性排布超材料单胞结构形成的薄膜;其中,超材料单胞结构为基于仿生原理设计的三棱柱型结构。
具体的,超材料辐射层20包括第一基材子层21和形成在第一基材子层21的表面上的超材料辐射子层22。第一基材子层21用于为超材料辐射层20起到支撑作用。第一基材子层21的材料可以包括PET(polyethylene glycol terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯),厚度范围为10~20μm,可见光透射比≥90%。PET具有有良好的力学性能,冲击强度较强,耐折性好。并且,PET具有一定的阻水性,气体和水蒸气渗透率较低。PET的透明度高,可阻挡紫外线,可以进一步的提高选择性透射隔膜的隔热性。
超材料辐射层20通过微纳加工工艺将超材料单胞结构周期性排布在PET基材层(第一基材子层21)表面。超材料辐射子层22的厚度范围为10μm ~20μm。图4是本发明实施例提供的一种超材料单胞结构的结构示意图,参考图4,从撒哈拉沙漠银蚁的毛发获得灵感,设计了一种三棱柱形状的超材料单胞结构220。撒哈拉银蚁覆盖身体顶部和侧面的毛发呈三棱柱形状,这种毛发结构在热辐射的红外波段是高发射率的,而这个波段正好是银蚁向外热辐射的波段。为了尽可能提高超材料辐射层20对8~13μm波段的辐射率,辐射制冷结构设计对材料要求较高,不仅要求材料在中红外波段有较好的吸收性能,在紫外、红外波段有尽可能的反射率。基于此,超材料辐射层20的材料选自以下一种或多种:金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)、锗(Ge)、钨(Wu)。超材料单胞结构的尺寸可以通过TFCalc仿真软件根据大气窗框波段进行初步计算,确认超材料单胞结构220的三角形侧面的边长小于或等于13μm,超材料单胞结构220的长度范围为20~50μm;再基于有限元法进一步仿真优化,直至满足大气窗口波段发射率在90%以上。
本发明实施例提供的技术方案,从仿生角度出发,设计了一种三棱柱状单胞结构,通过使用仿真软件对结构进行优化,实现对8~13μm波段的电磁波主动辐射,辐射率达到了80%(±10%)。
在上述各实施例的基础上,在本发明的一个实施例中,请继续参考图3,复合隔热层10包括:
第二基材子层11;
复合隔热子层12,形成在第二基材子层11的表面上;
其中,复合隔热子层12包括层叠设置的化合物子层与金属单质子层;化合物子层与金属单质子层的总层数大于或等于2。
具体的,复合隔热层10包括第二基材子层11和形成在第二基材子层11的表面上的复合隔热子层12。第二基材子层11用于为复合隔热子层12起到支撑作用。第二基材子层11的材料包括PET,厚度范围为10~20μm,可见光透射比≥90%。采用PET的效果可参考上述实施例中的第一基材子层21,这里不再赘述。
复合隔热子层12包括层叠设置的化合物子层与金属单质子层。复合隔热子层12中的化合物材料子层的材料包括硫化锌、氧化锌、氧化铝、氧化铟锡、氧化锌铝、氟化镁和硫化镉中的至少一种,化合物子层的厚度范围为20nm~100nm;复合隔热子层12中的金属单质子层的材料包括金、银和铝中的至少一种,金属单质子层的厚度范围为15nm~60nm。可以通过磁控溅射工艺将化合物材料子层和金属单质子层依次形成在第二基材子层11上,进而形成紫外/红外高反射、可见光高透射的复合隔热层10。复合隔热层10的厚度范围为20~100μm。
与现有技术中的隔热膜相比,本发明提出的复合隔热层10拓宽了对光的透过性频段,通过不同介质层之间的协同作用,实现了对紫外光、红外光高反射以及对可见光的高透过“一体化”。本发明提出的复合隔热层10可以通过调控介质层选材、厚度、层数等参数,来实现对不同波段光的选择性透过,而不仅仅是局限于紫外光、红外光和可见光,达到光波可调的效果。
可选的,复合隔热子层12的厚度可以依据太阳光红外波段和紫外波段反射率大于等于90%,可见光透射率大于等于75%的要求进行仿真优化。具体仿真优化过程包括:
设置环境参数和复合隔热子层12中膜层的参数;例如,环境参数包括待隔热物体的基材、待隔热物体的厚度、光源、光源的波长;复合隔热子层12中膜层的参数包括:复合隔热子层12中膜层的材料、膜层的厚度、膜层的位置;
设置边界条件;例如,紫外光波段反射率80%±10%,红外光波段反射率80%±10%,可见光波段透射率80%±10%;
根据设置的参数进行膜系仿真,并对得到的仿真结果进行优化。
其中,优化依据公式包括以下公式:
,
n2为整个复合隔热子层12的等价折射率,d为复合隔热子层12的厚度,λ为入射波长,N为四分之一波长数。膜层折射率与反射率关系由菲涅尔公式得到:
,
n1为空气折射率,R为复合隔热子层12的反射率。
示例性的,复合隔热子层12中包括化合物子层1和金属单质子层2两层膜层;设置两层膜层的厚度,从而可根据,计算出复合隔热子层12的等价折射率/>;将等价折射率/>带入到菲涅尔公式中,从而可以得到复合隔热子层12的反射率R,判断R是否符合边界条件,若不符合,继续调节设置的膜层厚度,直至R符合边界条件。从而可以确定化合物子层1和金属单质子层2的厚度。
在上述各实施例的基础上,在本发明的一个实施例中,请继续参考图3,保护层包括:第三基材子层41以及形成在第三基材子层41表面上的保护材料子层42;其中,保护材料子层42的材料包括丙烯酸系列树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的至少一种,硬度耐划痕性≥1N/m;第三基材子层41的材料包括PET,厚度范围为10~20μm,可见光透射比≥90%。
本发明实施例还提供了一种选择性透射玻璃,包括玻璃基板和本发明任一实施例所述的选择性透射隔膜;选择性透射隔膜粘贴在玻璃基板的表面。具有相同的技术效果,这里不再赘述。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种选择性透射隔膜,其特征在于,包括:
复合隔热层,用于透射第一波长范围内的光,以及反射与所述第一波长范围不同的第二波长范围内的光;
超材料辐射层,用于向外辐射待隔热物体的热量,以实现对所述待隔热物体的无源制冷;其中,所述超材料辐射层位于所述复合隔热层与所述待隔热物体之间;所述超材料辐射层包括超材料辐射子层,所述超材料辐射子层为通过微纳加工工艺周期性排布超材料单胞结构形成的薄膜;其中,所述超材料单胞结构为基于仿生原理设计的三棱柱型结构;每一所述超材料单胞结构为一三棱柱型结构;
所述超材料辐射子层的材料选自以下一种或多种:金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)、锗(Ge)、钨(Wu);
所述超材料辐射层还包括:
第一基材子层;
超材料辐射子层形成在所述第一基材子层的表面上;所述第一基材子层的材料包括PET,所述第一基材子层的厚度范围为10μm ~20μm,所述第一基材子层的可见光透射比≥90%。
2.根据权利要求1所述的选择性透射隔膜,其特征在于,
所述超材料单胞结构的三角形侧面的边长小于或等于13μm;所述超材料辐射子层的厚度范围为10μm ~20μm。
3.根据权利要求1所述的选择性透射隔膜,其特征在于,所述复合隔热层包括:
第二基材子层;
复合隔热子层,形成在所述第二基材子层的表面上;
其中,所述复合隔热子层包括层叠设置的化合物子层与金属单质子层;所述化合物子层与所述金属单质子层的总层数大于或等于2。
4.根据权利要求3所述的选择性透射隔膜,其特征在于,
所述复合隔热子层中的化合物材料子层的材料包括硫化锌、氧化锌、氧化铝、氧化铟锡、氧化锌铝、氟化镁和硫化镉中的至少一种,所述化合物子层的厚度范围为20nm~100nm;
所述复合隔热子层中的金属单质子层的材料包括金、银和铝中的至少一种,所述金属单质子层的厚度范围为15nm~60nm;
所述第二基材子层的材料包括PET,所述第二基材子层的厚度范围为10μm ~20μm,所述第二基材子层的可见光透射比≥90%。
5.根据权利要求1所述的选择性透射隔膜,其特征在于,还包括:
压敏胶层,位于所述超材料辐射层远离所述复合隔热层的一侧,并覆盖所述超材料辐射层的表面;所述压敏胶层用于将与所述选择性透射隔膜固定在所述待隔热物体的表面;
和/或,保护层,位于所述复合隔热层远离所述超材料辐射层的一侧;所述保护层用于保护所述选择性透射隔膜内部的膜层。
6.根据权利要求5所述的选择性透射隔膜,其特征在于,还包括:
第一连接层,位于所述复合隔热层与所述超材料辐射层之间;所述第一连接层用于固定所述复合隔热层与所述超材料辐射层;
第二连接层,位于所述复合隔热层与所述保护层之间,所述第二连接层用于固定所述复合隔热层与所述保护层;
其中,所述第一连接层的材料包括胶黏剂,所述第二连接层的材料包括胶黏剂。
7.根据权利要求5所述的选择性透射隔膜,其特征在于,
所述保护层包括:第三基材子层以及形成在所述第三基材子层表面上的保护材料子层;其中,所述保护材料子层的材料包括丙烯酸系列树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的至少一种,所述保护材料子层的硬度耐划痕性≥1N/m;所述第三基材子层的材料包括PET,厚度范围为10μm ~20μm,可见光透射比≥90%;
所述压敏胶层的材料包括OCA压敏胶、丙烯酸酯型压敏胶和有机硅压敏胶中的至少一种;所述压敏胶层的厚度范围为10μm ~20μm,剥离强度≥5N/25mm。
8.根据权利要求1所述的选择性透射隔膜,其特征在于,
所述复合隔热层用于透射可见光,以及反射紫外光和红外光;所述超材料辐射层用于利用波长范围为8~13μm的大气窗口辐射电磁波;
其中,所述复合隔热层对紫外光和红外光的反射率大于或等于90%,对可见光透射率大于或等于75%;所述超材料辐射层对大气窗口波段的电磁波的辐射率大于或等于90%。
9.一种选择性透射玻璃,其特征在于,包括:玻璃基板和权利要求1~8任一所述的选择性透射隔膜;所述选择性透射隔膜粘贴在所述玻璃基板的表面。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311825737.2A CN117471593B (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311825737.2A CN117471593B (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117471593A CN117471593A (zh) | 2024-01-30 |
CN117471593B true CN117471593B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=89640112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311825737.2A Active CN117471593B (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117471593B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN207901779U (zh) * | 2017-11-14 | 2018-09-25 | 新奥科技发展有限公司 | 贴膜 |
CN110774673A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-11 | 宁波瑞凌新能源科技有限公司 | 一种辐射制冷透射膜 |
CN110887806A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-17 | 上海交通大学 | 基于超材料的无滤波片型红外热辐射气体浓度传感器 |
CN111239881A (zh) * | 2019-09-09 | 2020-06-05 | 上海海事大学 | 一种在太阳光谱高反射及在中红外高吸收的超材料吸波体 |
CN112239328A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-19 | 华中科技大学 | 辐射制冷膜及制备方法、辐射制冷玻璃及制备方法 |
KR102225800B1 (ko) * | 2019-11-22 | 2021-03-12 | 고려대학교 산학협력단 | 복사 냉각 소자 및 이의 제조방법 |
CN112833582A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-25 | 郑州大学 | 一种实现辐射制冷的二氧化硅热超材料及其应用 |
CN115572939A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-01-06 | 中建中环新能源有限公司 | 基于仿生银蚁毛发微纳结构的透明辐射制冷薄膜及其制备方法与应用 |
-
2023
- 2023-12-28 CN CN202311825737.2A patent/CN117471593B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN207901779U (zh) * | 2017-11-14 | 2018-09-25 | 新奥科技发展有限公司 | 贴膜 |
CN111239881A (zh) * | 2019-09-09 | 2020-06-05 | 上海海事大学 | 一种在太阳光谱高反射及在中红外高吸收的超材料吸波体 |
CN110774673A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-11 | 宁波瑞凌新能源科技有限公司 | 一种辐射制冷透射膜 |
KR102225800B1 (ko) * | 2019-11-22 | 2021-03-12 | 고려대학교 산학협력단 | 복사 냉각 소자 및 이의 제조방법 |
CN110887806A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-17 | 上海交通大学 | 基于超材料的无滤波片型红外热辐射气体浓度传感器 |
CN112239328A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-19 | 华中科技大学 | 辐射制冷膜及制备方法、辐射制冷玻璃及制备方法 |
CN112833582A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-25 | 郑州大学 | 一种实现辐射制冷的二氧化硅热超材料及其应用 |
CN115572939A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-01-06 | 中建中环新能源有限公司 | 基于仿生银蚁毛发微纳结构的透明辐射制冷薄膜及其制备方法与应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117471593A (zh) | 2024-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6391400B1 (en) | Thermal control films suitable for use in glazing | |
KR101676233B1 (ko) | 열 복사선을 반사하는 코팅을 갖는 시트 | |
US20070281170A1 (en) | Infrared radiation reflecting insulated glazing unit | |
EP3412447B1 (en) | Passive radiative cooling of window structures | |
US20090237782A1 (en) | Near Infrared Ray Reflective Substrate And Near Infrared Ray Reflective Laminated Glass Employing That Substrate, Near Infrared Ray Reflective Double Layer Glass | |
JP2007148330A (ja) | 近赤外線反射基板およびそれを用いた近赤外線反射合わせガラス | |
EP3360009A1 (en) | Window assembly with infrared reflector | |
US8665175B2 (en) | Thermal control film for spacecraft | |
US9128307B2 (en) | Enhanced thermochromic window which incorporates a film with multiple layers of alternating refractive index | |
CN106772712A (zh) | 一种低发射的保护性防眩电磁屏蔽复合窗膜 | |
JPH04281403A (ja) | 高可視熱線反射積層体 | |
KR20140088552A (ko) | 광학체, 창재, 창호 및 일사 차폐 장치 | |
KR101949541B1 (ko) | 에너지 차폐 플라스틱 필름 | |
CN110774673A (zh) | 一种辐射制冷透射膜 | |
US20200400391A1 (en) | Radiative Cooling Device | |
JP2007079452A (ja) | 配光制御反射シート | |
Ulavi et al. | Analysis of a hybrid solar window for building integration | |
CN117471593B (zh) | 一种选择性透射隔膜和选择性透射玻璃 | |
CN111690382B (zh) | 一种透射式辐射制冷无机材料 | |
JP2008126631A (ja) | 積層透明板状体 | |
AU2007297581A1 (en) | Separated functional layer stack and titanium nitride layer for achieving solar control | |
Butt et al. | Infrared reflective coatings for building and automobile glass windows for heat protection | |
GB2479388A (en) | Glazing having variable solar gain in relation to angle of incidence | |
JP2009280464A (ja) | 低放射複層ガラス | |
CN110422345B (zh) | 一种基于光子晶体的osr热控涂层 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |