CN117645413A - 一种日间辐射冷却玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及节能材料技术领域，具体涉及一种日间辐射冷却玻璃及其制备方法和应用。一种日间辐射冷却玻璃，在所述玻璃表面设有光栅，所述光栅下面设有多孔散射层，所述多孔散射层中包括微米孔和纳米孔。本发明采用激光对玻璃表面进行辐照处理，再通过化学腐蚀获得表面微结构和多孔反射层。光栅结构有效减小玻璃中SiO2的声子‑极化子振动反射，提高表面发射率；多孔反射层有效反射太阳光。相比传统的日间辐射冷却材料，本发明提供的日间辐射冷却玻璃具有优异的耐候性，可在室外复杂的环境下持久发挥降温冷却作用。
Description
技术领域
本发明涉及节能材料技术领域，具体涉及一种日间辐射冷却玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
日间辐射冷却材料是一类出色的被动降温材料，其在太阳光谱范围具有高反射、低吸收，中红外光谱范围特别是大气窗口波段(8μm～13μm)具有高发射率特征，材料表面可以实现低于环境温度的降温效果，近年来在节能建筑、交通设施等领域被广泛研究与应用。主要包括两种类型结构，一是，多孔结构，二是，金属层+表面高发射率结构。多孔结构利用材料与空气间的折射率差异引起的太阳光散射，导致反射，同时因为材料本征属性和多孔特性，在中红外波段具有较高的发射率，例如，Yu等(Science 362,2018,315–319.)制备的具有多级孔结构的P(VdF-HFP)HP膜，太阳光反射率达到0.96，中红外发射率达到0.97，在890W·m-2的辐照强度下，多孔膜可以获得低于室温6℃的降温效果。发明专利CN113025133B将疏水改性的无机纳米粒子与有机树脂复合，利用溶剂挥发过程中树脂固化得到超疏水多孔膜，获得良好的辐射冷却效果。然而这类以有机树脂为基体的材料在实际应用中，面对复杂的室外环境将面临着耐候性的考验，同时因为多孔属性也存在机械强度低的问题。
金属层+表面高发射率结构，利用金属层反射实现材料对太阳光谱的低吸收，同时金属层上方覆盖的高发射层可以将热量源源不断的辐射至低温宇宙中，实现被动降温。金属通常选择银，例如，Fan等(nature 515,2014,540-544.)利用电子束蒸镀制备了银层上方覆盖若干SiO2/HfO2交替叠层的结构，能反射97％的太阳光，同时在大气窗口波段(8～13μm)具有高发射率，在850W·m-2的辐照强度下，金属+多层膜结构可获得低于室温4.9℃的降温效果。发明专利CN110274326B采用电子束蒸镀方法在玻璃上制备了下层为银层，上层为SiO2/TiO2…-MgF2/ZnS交替叠层的结构，获得太阳光反射率大于96％，8～13μm发射率接近1的辐射冷却器件。但是以上结构在实际应用中需要考虑金属层的保护，多层膜制造成本，同样面临耐候性差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高耐候性低制造成本的日间辐射制冷材料，发明了一种具有高太阳光反射率、高发射率的玻璃材料，实现日间辐射冷却性能，相比高分子材料和含银多层膜材料，具有优异的室外耐候性和成本优势。
本发明第一方面提供一种日间辐射冷却玻璃，在所述玻璃表面设有光栅，所述光栅下面设有多孔散射层，所述多孔散射层中包括微米孔和纳米孔。
优选地，A1)所述光栅的间距为1～10μm，例如可以是1～2μm、2～3μm、3～4μm、4～5μm、5～6μm、6～7μm、7～8μm、8～9μm、9～10μm等，所述光栅的间距指的是相邻两个凸起的距离。
优选地，A2)所述光栅的宽度为1～10μm，例如可以是1～2μm、2～3μm、3～4μm、4～5μm、5～6μm、6～7μm、7～8μm、8～9μm、9～10μm。
优选地，A3)所述光栅的高度为1～10μm，例如可以是1～2μm、2～3μm、3～4μm、4～5μm、5～6μm、6～7μm、7～8μm、8～9μm、9～10μm等，反射太阳光谱中的紫外以及短波可见光波段；
优选地，A4)所述微米孔的孔径为1～8μm，例如可以是1～2μm、2～3μm、3～4μm、4～5μm、5～6μm、6～7μm、7～8μm等。
优选地，A5)所述纳米孔的孔径为50～500nm，例如可以是50～100nm、100～150nm、150～200nm、200～250nm、250～300nm、300～350nm、350～400nm、400～450nm、450～500nm等，反射太阳光谱中的紫外以及短波可见光波段。
优选地，所述日间辐射冷却玻璃光谱调控选自0.3～2.5μm太阳光和8～13μm中红外光波段中的一种或者多种。
优选地，B1)所述日间辐射冷却玻璃对0.3～2.5μm太阳光的反射率＞90％，优选地，所述日间辐射冷却玻璃对0.3～2.5μm太阳光的反射率为90％～98％；
优选地，B2)所述日间辐射冷却玻璃对8～13μm中红外光波段的发射率＞0.9，更优选地，所述日间辐射冷却玻璃对8～13μm中红外光波段的发射率0.9～0.98。
本发明第二方面提供上述一种日间辐射冷却玻璃的制备方法，包括将玻璃进行激光辐照，然后依次进行酸刻蚀，碱刻蚀，得到所述的日间辐射冷却玻璃。
本发明先进行第一激光辐照处理，为保证刻蚀形成多孔层玻璃表面具有一定强度，同时实现理想的太阳光反射效果，多孔层采用非连续多层布局，脉冲激光以不同焦距点状辐照玻璃表面，调整激光功率保证玻璃被辐照区域超过其光学损伤阈值，又不使玻璃被烧蚀，则位于焦点区域的玻璃材料被改性，其被酸或碱的水溶液腐蚀速率是非辐照区的30～50倍，在后续选择性腐蚀过程中，形成多孔散射层。然后进行第二激光辐照辐照，以一定功率和焦距按照设计间距对玻璃表面进行直线辐照。激光辐照后形成玻璃坯料。
经过激光辐照后，玻璃表面的耐酸、碱刻蚀能力表现出差异，被辐照区域腐蚀速度快。氢氟酸刻蚀玻璃的反应相对强烈，通过酸刻蚀形成微米孔和表面光栅结构；碱与玻璃的反应相对温和，作为酸刻蚀后的补充修饰刻蚀和形成纳米孔。
优选地，C1)所述玻璃为硅酸盐玻璃；
优选地，C2)所述激光辐照包括第一激光辐照；
优选地，C3)所述酸刻蚀的酸选自HF、HCl、H2SO4和HNO3中一种或多种；
优选地，C4)所述酸刻蚀的温度为20～50℃，得到微米孔多孔层和表面光栅结构的玻璃。
优选地，C5)所述碱刻蚀的碱选自KOH、NaOH、LiOH和NH3·H2O中一种或多种；
优选地，C6)所述碱刻蚀的温度为40～95℃，得到具有纳米孔的多孔层的玻璃。
优选地，C11)特征C1)中，所述硅酸盐玻璃选自钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃中的一种或者多种；
优选地，C21)特征C2)中，所述第一激光辐照的激光选自毫秒，微秒和纳秒激光中的一种或者多种；
优选地，C22)特征C2)中，所述第一激光辐照的激光的线性间距1～5mm，例如可以是1～2mm、2～3mm、3～4mm、4～5mm等。
优选地，C23)特征C2)中，所述第一激光辐照的功率为10～1000W，例如可以是10～100W、100～200W、200～300W、300～400W、400～500W、500～600W、600～700W、700～800W、800～900W、900～1000W等。
优选地，C24)特征C2)中，所述第一激光辐照的中心波长选自980nm、1053nm和1064nm中的一种或多种；
优选地，C25)特征C2)中，所述第一激光辐照的脉冲1.5～2mm宽度为20纳秒～5毫秒；
优选地，C26)特征C2)中，所述第一激光辐照的束斑尺寸为0.1～3mm，例如可以是0.1～0.5mm、0.5～1mm、1～1.5mm、2～2.5mm、2.5～3mm等。
优选地，C27)特征C2)中，所述第一激光辐照的激光焦点距离玻璃表面5～15μm，例如可以是5～6μm、6～7μm、7～8μm、8～9μm、9～10μm、10～11μm、11～12μm、12～13μm、13～14μm、14～15μm等.
优选地，C28)特征C2)中，所述第一激光辐照的扫描速度为0.05～2m/s；
优选地，C29)特征C2)中，所述第一激光辐照扫描的线间距离为0.1～3mm；
优选地，C31)特征C3)中，所述酸的水溶液质量浓度为0.1～5.0wt％；
优选地，C51)特征C5)中，所述碱的水溶液质量浓度为0.1～5.0wt％。
优选地，所述激光辐照包括第二激光辐照。
优选地，D1)所述第二激光辐照的激光选自纳秒、皮秒和飞秒激光中的一种或者多种；
优选地，D2)所述第二激光辐照的功率为50～1000W，例如可以是50～100W、100～200W、200～300W、300～400W、400～500W、500～600W、600～700W、700～800W、800～900W、900～1000W等。
优选地，D3)所述第二激光辐照的中心波长选自532nm、660nm、980nm和1064nm中的一种或者多种；
优选地，D4)所述第二激光辐照的脉冲宽度为100飞秒～5纳秒；
优选地，D5)所述第二激光辐照的最小束斑尺寸为3～20μm，3～5μm、5～10μm、10～15μm、15～20μm等。
优选地，D6)所述第二激光辐照的激光焦点距离玻璃表面5～10μm，例如可以是5～6μm、6～7μm、7～8μm、8～9μm、9～10μm等。
优选地，D7)所述第二激光辐照的扫描速度为0.1～1m/s，例如可以是0.1～0.4m/s、0.4～0.6m/s、0.6～0.8m/s、0.8～1m/s等。
优选地，D8)所述第二激光辐照扫描的线间距离为0.01～0.02mm。
本发明第三方面提供一种日间辐射冷却玻璃的应用，将上述的日间辐射冷却玻璃用于建筑被动降温，电力、交通等领域的散热降温。
本发明具有以下有益效果：
1)本发明采用激光对玻璃表面进行辐照处理，再通过化学腐蚀获得表面微结构和多孔反射层。光栅结构有效减小玻璃中SiO2的声子-极化子振动反射，提高表面发射率；多孔反射层有效反射太阳光，是的本发明中的日间辐射冷却玻璃具有高太阳光反射率、高发射率。相比传统的日间辐射冷却材料，本发明提供的日间辐射冷却玻璃具有优异的耐候性，可在室外复杂的环境下持久发挥降温冷却作用。
2)本发明采用适合大面积工业化的制备方法获得日间辐射冷却材料，更好的满足市场需求，为节能建筑、电力、交通等领域提供备选散热降温材料。
附图说明
图1为本发明实施例1～4中的日间辐射冷却玻璃的表面结构示意图；标号1指的是光栅，2指的是多孔散射层；
图2为本发明实施例4、10中的日间辐射冷却玻璃的透过率-反射率曲线；
图3为本发明实施例1～4中日间辐射冷却玻璃的中红外发射率曲线。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变。
在下述实施例中，所使用到的试剂、玻璃原材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。
实施例1
1)采用2mm厚的钠钙玻璃，先经过毫秒激光进行第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长1064nm，脉冲宽度为5毫秒，最小束斑尺寸为2mm，激光焦点位于玻璃表面向下约10μm处，以0.4m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约2mm，得到点状分布的多孔预处理层。
2)采用皮秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长1064nm，脉冲宽度为100皮秒，最小束斑尺寸为20μm，激光焦点位于玻璃表面向下约5μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.02mm，得到表面光栅结构预处理层。
3)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 0.2wt％，在50℃下刻蚀16小时。
4)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度0.5wt％，在90℃下刻蚀20小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光(0.3～2.4μm)反射率0.9，中红外发射率0.91。
实施例2
1)采用2mm厚的中铝硅酸盐玻璃，先经过纳秒激光的第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长532nm，脉冲宽度为20纳秒，最小束斑尺寸为1mm，激光焦点位于玻璃表面向下约10μm处，以1m/s的扫描速度沿直线辐照玻璃，线间隔约1mm，得到脉点状分布的多孔预处理层。
2)采用飞秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长800nm，脉冲宽度为120飞秒，最小束斑尺寸为8μm，激光焦点位于玻璃表面向下约7μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.01mm，得到表面光栅结构预处理层。
3)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 0.2wt％，H2SO40.1wt.％，HNO3 0.1wt.％，在50℃下刻蚀16小时。
4)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度0.5wt％，在90℃下刻蚀24小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光(0.3～2.4μm)反射率0.9，中红外发射率0.945。
实施例3
1)采用2mm厚的高硼硅酸盐玻璃，先经过毫秒激光的第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长1064nm，脉冲宽度为5毫秒，最小束斑尺寸为2mm，激光焦点位于玻璃表面向下约10μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约2mm，得到脉冲点状分布的多孔预处理层。
2)采用皮秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长800nm，脉冲宽度为120皮秒，最小束斑尺寸为8μm，激光焦点位于玻璃表面向下约5μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.015mm，得到表面光栅结构预处理层。
3)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 1.0wt％，在25℃下刻蚀15小时。
4)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为NaOH溶液，NaOH浓度1.0wt％，在95℃下刻蚀10小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光(0.3～2.4μm)反射率0.9，中红外发射率0.93。
实施例4
1)采用2mm厚的超白钠钙玻璃，先经过纳秒激光的第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长532nm，脉冲宽度为20纳秒，最小束斑尺寸为1mm，激光焦点位于玻璃表面向下约10μm处，以1m/s的扫描速度沿直线辐照玻璃，线间隔约1mm，得到脉点状分布的多孔预处理层。
2)采用飞秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长800nm，脉冲宽度为120飞秒，最小束斑尺寸为8μm，激光焦点位于玻璃表面向下约7μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.01mm，得到表面光栅结构预处理层。
3)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 0.2wt.％，在50℃下刻蚀16小时。
4)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度0.5wt％，在90℃下刻蚀24小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光(0.3～2.4μm)透过率、反射率曲线如附图2所示，中红外发射率曲线如附图3所示，反射率0.91，发射率0.94。
实施例5
1)采用2mm厚的钠钙玻璃，先经过毫秒激光进行第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长1064nm，脉冲宽度为5毫秒，最小束斑尺寸为2mm，激光焦点位于玻璃表面向下约10μm处，以0.4m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约2mm，得到点状分布的多孔预处理层。
2)采用毫秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长1064nm，脉冲宽度为5毫秒，最小束斑尺寸为1μm，激光焦点位于玻璃表面向下约5μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约1mm，得到表面光栅结构预处理层。
3)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 2.0wt％，在50℃下刻蚀16小时。
4)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度5.0wt％，在90℃下刻蚀20小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光(0.3～2.4μm)反射率0.92，中红外发射率0.88。
实施例6
1)采用2mm厚的超白钠钙玻璃，先经过纳秒激光的第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长980nm，脉冲宽度为20纳秒，最小束斑尺寸为1mm，激光焦点位于玻璃表面向下约10μm处，以1m/s的扫描速度沿直线辐照玻璃，线间隔约1mm，得到脉点状分布的多孔预处理层。
2)采用飞秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长980nm，脉冲宽度为120飞秒，最小束斑尺寸为8μm，激光焦点位于玻璃表面向下约7μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.01mm，得到表面光栅结构预处理层。3)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 0.5wt％，在40℃下刻蚀10小时。
4)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度0.5wt％，在80℃下刻蚀20小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光(0.3～2.4μm)反射率0.915，中红外发射率0.938。
实施例7
1)采用2mm厚的超白钠钙玻璃，先经过纳秒激光的第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长532nm，脉冲宽度为20纳秒，最小束斑尺寸为1mm，激光焦点位于玻璃表面向下约6μm处，以1m/s的扫描速度沿直线辐照玻璃，先横向扫面，再纵向扫描，线间隔约1mm，得到脉点状分布的多孔预处理层。
2)采用飞秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长800nm，脉冲宽度为120飞秒，最小束斑尺寸为8μm，激光焦点位于玻璃表面向下约3μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.01mm，得到表面光栅结构预处理层。
3)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 0.2wt％，在25℃下刻蚀20小时。
4)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度0.5wt％，在90℃下刻蚀24小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光反射率0.76，中红外发射率0.87。
实施例8
1)采用2mm厚的超白钠钙玻璃，经过皮秒激光的辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长1064nm，脉冲宽度为100皮秒，最小束斑尺寸为15μm，激光焦点位于玻璃表面向下约5μm处，以1m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.02mm，预处理层。
2)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 0.2wt％，在25℃下刻蚀20小时。
3)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度0.5wt％，在90℃下刻蚀24小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光反射率0.46，中红外发射率0.89。
实施例9
1)采用2mm厚的超白钠钙玻璃，先经过毫秒激光的第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长1064nm，脉冲宽度为2毫秒，最小束斑尺寸为2mm，激光焦点位于玻璃表面向下约10μm处，以1m/s的扫描速度沿直线辐照玻璃，线间隔约1mm，得到脉点状分布的多孔预处理层。
2)以同样的参数进行一次纵向扫描，激光焦点位于玻璃表面向下15μm处；
3)采用飞秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长800nm，脉冲宽度为120飞秒，最小束斑尺寸为8μm，激光焦点位于玻璃表面向下约7μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.01mm，得到表面光栅结构预处理层。
4)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF0.2wt％，在25℃下刻蚀20小时。
5)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度0.5wt％，在90℃下刻蚀24小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光(0.3～2.4μm)透过率、反射率曲线如附图2所示，中红外发射率曲线如附图3所示，反射率0.95，发射率0.943。
实施例10
1)采用2mm厚的超白钠钙玻璃，先经过纳秒激光的第一激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长532nm，脉冲宽度为20纳秒，最小束斑尺寸为1mm，激光焦点位于玻璃表面向下约10μm处，以1m/s的扫描速度沿直线辐照玻璃，线间隔约1mm，得到脉点状分布的多孔预处理层。
2)采用飞秒激光进行表面光栅结构的第二激光辐照处理，脉冲激光参数为，中心波长800nm，脉冲宽度为120飞秒，最小束斑尺寸为8μm，激光焦点位于玻璃表面向下约7μm处，以0.5m/s的扫描速度沿直线逐行辐照玻璃，线间隔约0.01mm，得到表面光栅结构预处理层。
3)将激光预处理的玻璃放入酸刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀液为HF 2wt％，在50℃下刻蚀16小时。
4)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度5wt％，在90℃下刻蚀24小时，取出清洗烘干，得到表面具有光栅结构，光栅结构下面具有多孔散射层的日间辐射冷却玻璃，太阳光(0.3～2.4μm)透过率、反射率曲线如附图2所示，中红外发射率曲线如附图3所示，反射率0.97，发射率0.95。
实施例11
1)采用2mm厚的钠钙玻璃，不进行激光处理，直接进行酸、碱刻蚀，酸刻蚀液为HF浓度0.2wt％，在50℃下刻蚀16小时。
2)将酸刻蚀玻璃放入碱刻蚀液中，碱刻蚀液为KOH溶液，KOH浓度0.5wt％，在90℃下刻蚀20小时，取出清洗烘干。太阳光(0.3～2.4μm)反射率0.25，中红外发射率0.9。
在以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种日间辐射冷却玻璃，其特征在于，在所述玻璃表面设有光栅，所述光栅下面设有多孔散射层，所述多孔散射层中包括微米孔和纳米孔。
2.根据权利要求1所述的日间辐射冷却玻璃，其特征在于，包括以下技术特征中的至少一项：
A1)所述光栅的间距为1～10μm；
A2)所述光栅的宽度为1～10μm；
A3)所述光栅的高度为1～10μm；
A4)所述微米孔的孔径为1～8μm；
A5)所述纳米孔的孔径为50～500nm。
3.根据权利要求1或2所述的日间辐射冷却玻璃，其特征在于，所述日间辐射冷却玻璃光谱调控选自0.3～2.5μm太阳光和8～13μm中红外光波段中的一种或者多种。
4.根据权利要求3所述的所述的日间辐射冷却玻璃，其特征在于，包括以下技术特征中的至少一项：
B1)所述日间辐射冷却玻璃对0.3～2.5μm太阳光的反射率＞90％；
B2)所述日间辐射冷却玻璃对8～13μm中红外光波段的发射率＞0.9。
5.根据权利要求1-4任一项所述的日间辐射冷却玻璃的制备方法，其特征在于，包括将玻璃进行激光辐照，然后依次进行酸刻蚀，碱刻蚀，得到所述的日间辐射冷却玻璃。
6.根据权利要求5所述的日间辐射冷却玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下技术特征中的至少一项：
C1)所述玻璃为硅酸盐玻璃；
C2)所述激光辐照包括第一激光辐照；
C3)所述酸刻蚀的酸选自HF、HCl、H2SO4和HNO3中一种或多种；
C4)所述酸刻蚀的温度为20～50℃；
C5)所述碱刻蚀的碱选自KOH、NaOH、LiOH和NH3·H2O中一种或多种；
C6)所述碱刻蚀的温度为40～95℃。
7.根据权利要求6所述的日间辐射冷却玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下技术特征中的至少一项：
C11)特征C1)中，所述硅酸盐玻璃选自钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃中的一种或者多种；
C21)特征C2)中，所述第一激光辐照的激光选自毫秒，微秒和纳秒激光中的一种或者多种；
C22)特征C2)中，所述第一激光辐照的激光的线性间距1～5mm；
C23)特征C2)中，所述第一激光辐照的功率为10～1000W；
C24)特征C2)中，所述第一激光辐照的中心波长选自980nm、1053nm和1064nm中的一种或多种；
C25)特征C2)中，所述第一激光辐照的脉冲宽度为20纳秒～5毫秒；
C26)特征C2)中，所述第一激光辐照的束斑尺寸为0.1～3mm；
C27)特征C2)中，所述第一激光辐照的激光焦点距离玻璃表面5～15μm；
C28)特征C2)中，所述第一激光辐照的扫描速度为0.05～2m/s；
C29)特征C2)中，所述第一激光辐照扫描的线间距离为0.1～3mm；
C31)特征C3)中，所述酸的质量浓度为0.1～5.0wt％；
C51)特征C5)中，所述碱的质量浓度为0.1～5.0wt％。
8.根据权利要求5或6所述的日间辐射冷却玻璃的制备方法，其特征在于，所述激光辐照包括第二激光辐照。
9.根据权利要求8所述的日间辐射冷却玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下技术特征中的至少一项：
D1)所述第二激光辐照的激光选自纳秒、皮秒和飞秒激光中的一种或者多种；
D2)所述第二激光辐照的功率为50～1000W；
D3)所述第二激光辐照的中心波长选自532nm、660nm、980nm和1064nm中的一种或多种；
D4)所述第二激光辐照的脉冲宽度为100飞秒～5纳秒；
D5)所述第二激光辐照的最小束斑尺寸为3～20μm；
D6)所述第二激光辐照的激光焦点距离玻璃表面5～10μm；
D7)所述第二激光辐照的扫描速度为0.1～1m/s；
D8)所述第二激光辐照扫描的线间距离为0.01～0.02mm。
10.一种日间辐射冷却玻璃的应用，其特征在于，权利要求1-4任一项所述的日间辐射冷却玻璃用于建筑被动降温，电力、交通等领域的散热降温。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311609036.5A CN117645413A (zh) | 2023-11-29 | 2023-11-29 | 一种日间辐射冷却玻璃及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311609036.5A CN117645413A (zh) | 2023-11-29 | 2023-11-29 | 一种日间辐射冷却玻璃及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117645413A true CN117645413A (zh) | 2024-03-05 |
Family
ID=90047133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311609036.5A Pending CN117645413A (zh) | 2023-11-29 | 2023-11-29 | 一种日间辐射冷却玻璃及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117645413A (zh) |
-
2023
- 2023-11-29 CN CN202311609036.5A patent/CN117645413A/zh active Pending
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