CN210617539U

CN210617539U - 一种辐射降温材料及其复合材料

Info

Publication number: CN210617539U
Application number: CN201920675305.0U
Authority: CN
Inventors: 徐绍禹; 王明辉; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Ningbo Ruiling New Energy Materials Research Institute Co Ltd; Ningbo Ruiling New Energy Technology Co ltd
Current assignee: Ningbo Ruiling New Energy Materials Research Institute Co Ltd; Ningbo Ruiling New Energy Technology Co ltd; Ningbo Radi Cool Advanced Energy Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2029-05-13

Abstract

本实用新型公开了一种辐射降温材料及其复合材料。该辐射降温材料包括主体功能层、封装层以及功能性保护层，其结构可采取膜、薄片或涂层等形式。本实用新型描述的辐射降温材料，可实现在白天太阳直射下的辐射降温。通过该辐射降温材料与散热主体的表面热连通，可有效降低散热主体的温度，且无需消耗额外的能源。应用领域包括建筑、光伏组件及系统、汽车、户外用品、农牧水产业、航空航天、冷链运输、室外箱柜罐、纺织、室外通讯设备、工业设备、公用设施、冷却水系统、能源系统、节能设备装置等。

Description

一种辐射降温材料及其复合材料

技术领域

本实用新型涉及材料科学技术领域，具体涉及一种辐射降温材料及其复合材料。

背景技术

目前，全球变暖的趋势不断加剧，尤其在赤道附近低纬度地区，建筑物和汽车等在户外直接暴露于太阳照射下的物体，内部温度很高，需要消耗大量的能源来降温。

辐射降温是一种有效的降温方法，辐射降温利用了所有大于绝对零度的物体表面都在以电磁波的形式向外辐射能量的基本物理学原理。大气层外的外太空温度接近于绝对零度，因此外太空的温度接近绝对零度是一种“冷源”，红外辐射可将地球表面的热量传输到外太空。大量文献表明，地球的大气窗口在 7-14μm波段范围对红外辐射(热辐射)是透明的。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种辐射降温材料及其复合材料。

本实用新型第一方面，提供一种辐射降温材料，所述辐射降温材料为多层结构，包括用于辐射降温的主体功能层，以及封装层和功能性保护层，所述主体功能层包括至少一层聚合物层；所述主体功能层对波长范围为 0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射具有不低于0.8的透射率，对波长范围为7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的红外波段的辐射具有不低于0.8的发射率；所述封装层设置于所述主体功能层的第一面，所述功能性保护层设置于和第一面相对的第二面；其中，第一面是指主体功能层的任一侧的表面，第二面是与第一面相对的另一侧的表面；所述聚合物层为选择性辐射冷却结构，该选择性辐射冷却结构包括聚合物和介电粒子，所述介电粒子分散于所述聚合物中；所述辐射降温材料的结构采取膜、薄片或涂层的形式。

本实用新型第二方面，提供一种包含如上文所述的辐射降温材料的复合材料，所述复合材料由所述辐射降温材料与金属、塑料、橡胶、沥青、玻璃制品、防水材料、纺织物或编织物复合而成，所述金属、塑料、橡胶、沥青、玻璃制品、防水材料、纺织物或编织物作为基底层，所述辐射降温材料设置在所述基底层上。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型的辐射降温材料，基于辐射降温的基本原理，当该种材料在红外波段(7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm)的发射率高于0.8，就可以实现在白天太阳直射下的辐射降温，且当该种材料在太阳辐射波段 (0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm)的反射率尽可能高，在红外波段 (7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm)的发射率也尽可能高时，其辐射降温效果更好，基于应用领域的不同，在一些需要透光的应用场所，可以通过调节辐射降温材料的透光率实现透光和辐射制冷的双重效果。

本实用新型的辐射降温材料，通过与散热主体的表面进行热连通，可以把散热主体内的热量以红外辐射的方式通过大气窗口发射出去，可有效降低散热主体的温度，且无需消耗额外的能源。

附图说明

图1本实用新型实施例提供的一种透射型的辐射降温材料的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种反射型/半透型的辐射降温材料的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种辐射降温材料的制备方法的流程示意图；

图4是含有不同质量比的介电粒子的主体功能层中波长与发射率的关系图；

图5是主体功能层中波长与反射率和透光率关系的曲线图；

图6是不同厚度的选择性功能层中波长与反射率关系的曲线图；

图7是不同厚度的选择性功能层中波长与透光率关系的曲线图；

图8-1是展示屋A和B的测温点图；

图8-2是展示屋A和B的另一个测温点图；

图8-3是室外及展示屋A表面不同位置的测温点曲线图；

图8-4是展示屋A纵向不同测温点曲线图；

图8-5是室外及展示屋B表面不同位置的测温点曲线图；

图8-6是展示屋B纵向不同测温点曲线图；

图9-1是汽车C和D内测温点的示意图；

图9-2是汽车C内测温点的温度曲线图；

图9-3是汽车D内测温点的温度曲线图；

图9-4是汽车C和D内同样位置测温点温差的曲线图；

图10-1是安装卷帘E的汽车1和安装卷帘F的汽车2内测温点示意图；

图10-2是安装卷帘E的汽车1和安装卷帘F的汽车2内测温点的温度曲线图；

图10-3是安装卷帘E的汽车1和安装卷帘F的汽车2内同样位置测温点温差的曲线图；

图11-1是大棚G和H内测温点的示意图；

图11-2是大棚G和H内测温点的温度曲线图；

图11-3是大棚G和H内同样位置测温点温差的曲线图。

具体实施方式

请参考图1和图2，本实用新型的一个实施例，提供一种辐射降温材料。

该辐射降温材料为多层结构，包括用于辐射降温的主体功能层01，以及封装层03和功能性保护层04，所述主体功能层01包括至少一层聚合物层；所述主体功能层01对波长范围为0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射具有不低于0.8的透射率，且对波长范围为7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的红外波段的辐射具有不低于0.8的发射率；所述封装层03设置于所述主体功能层01的第一面，所述功能性保护层04设置于和第一面相对的第二面。

一些实施例中，所述辐射降温材料还包括选择性功能层02，所述选择性功能层02设置于所述主体功能层01的第一面，介于所述主体功能层01和所述封装层03之间。可选的，所述选择性功能层对波长范围为 0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射具有0～95％的透射率，对波长范围为0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射具有5～100％的反射率；和/或，所述选择性功能层对波长范围为0.4-0.7μm/0.38-0.78μm/0.4-0.76μm的太阳辐射具有0～95％的透射率，对波长范围为0.4-0.7μm/0.38-0.78μm/0.4-0.76μm 的太阳辐射具有5～100％的反射率。

请参考图1，一些实施例中，所述主体功能层01的第一面设置有封装层03，第二面设置有功能性保护层04，构成透射型的辐射降温材料。如图1所示，透射型的辐射降温材料，从上到下依次包括：功能性保护层04、主体功能层01、封装层03。

请参考图2，另一些实施例中，所述主体功能层01的第一面设置有选择性功能层02，所述选择性功能层02外面设置有封装层03，第二面设置有功能性保护层04，构成反射型/半透型的辐射降温材料。如图2所示，反射型/半透型的辐射降温材料，从上到下依次包括：功能性保护层04、主体功能层01、选择性功能层02、封装层03。可选的，该种反射型的辐射降温材料，其对波长范围为 0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射的反射率不低于0.8。

可选的，该种半透型的辐射降温材料，其对波长范围为 0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射的透射率为1％-95％，优选为 5％-95％，更优选为20％-70％。

所述辐射降温材料的结构可采取膜、薄片或涂层的形式，其主体功能层01 可用来设置成与待降温的散热主体相连通。

其中，所述主体功能层(以下简称功能层)01至少包括聚合物层，可选的，所述聚合物层为选择性辐射冷却结构，该选择性辐射冷却结构中包括聚合物和介电粒子05，所述介电粒子05分散于所述聚合物中。主体功能层01可以仅包括聚合物，也可以包括聚合物以及其中分散的介电粒子05。本文中，所说的介电粒子可以是微米级粒子。

可选的，所述聚合物层可包括相互间隔设置的至少一层第一种聚合物层和至少一层第二种聚合物层，即包括两种聚合物层。可选的，两种聚合物层中的任一种聚合物层的聚合物内分散设置有介电粒子，或者两种聚合物层的聚合物内都分散设置有介电粒子，或者两种聚合物层的聚合物内可以均不设介电粒子。

可选的，所述聚合物层也可以包括相互间隔设置的至少一层第一种聚合物层、至少一层第二种聚合物层和至少一层第三种聚合物层，即包括三种聚合物层。可选的，三种聚合物层中的任一种或任两种聚合物层的聚合物内分散设置有介电粒子，或者三种聚合物层的聚合物内都分散设置有介电粒子，或者三种聚合物层的聚合物内可以均不设介电粒子。

当仅包括第一种聚合物层时，为单层结构；至少包括两种聚合物层时，为多层结构。多层结构中的每一层聚合物层中的成分彼此之间可以相同，也可以不同。第一种聚合物层、第二种聚合物层、第三种聚合物层分别用X、Y、Z表示，则聚合物层的结构可以为X、YX、YXY、YXYX、YXYXY、XYZ、YXZ、XZY、XYZXYZ等。所述的Y层、Z层可以根据在层状结构中所属的位置设置成具有反射、发射、吸收、传递、耐候、耐沾污、疏水、增加上下层附着力、支撑或保护等的作用。

可选的，所述介电粒子与所述第一聚合物层的折射率之差小于0.5，例如0.1，优选为0。

可选的，所述介电粒子的粒径在1μm到200μm之间。

可选的，所述介电粒子的构型可以是球体、椭球体、正方体、长方体、棒状、多面体或其他不定形状，等等。

可选的，所述介电粒子在所述主体功能层中所占的质量比不大于30％，例如在0.3％～30％之间。或者，介电粒子和聚合物的质量百分比可在0.1％到20％之间，优选0.3％到5％。

可选的，所述介电粒子在所述主体功能层中所占的体积比不大于30％。

可选的，所述介电粒子为有机系粒子或无机系粒子或有机系粒子与无机系粒子的组合。其中，

有机系粒子为丙烯酸系树脂粒子、有机硅系树脂粒子、尼龙系树脂粒子、聚苯乙烯系树脂粒子、聚酯系树脂粒子和聚氨酯系树脂粒子中的一种或多种；

无机系粒子为二氧化硅(SiO₂)、碳化硅(SiC)、氢氧化铝(Al(OH)₃)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锌(ZnO)、硫化钡(BaS)、硅酸镁(MgSiO₃)、硫酸钡(BaSO₄)、碳酸钙(CaCO₃)和二氧化钛(TiO₂)中的一种或多种。

可选的，所述聚合物层的聚合物为热塑性聚合物或热固性聚合物或热塑性聚合物与热固性聚合物的组合。

其中，热塑性聚合物可采用以下材料中的一种或多种：聚4-甲基-1-戊烯 (TPX)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯 (PETG和PCTG)、聚对苯二甲酸乙二醇-醋酸酯(PCTA)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈苯乙烯共聚物(SAN)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚烯烃弹性体(POE)、聚酰胺(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)聚甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟(乙烯丙烯)共聚物(FEP)、聚全氟烷氧基树脂(PFA)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚苯乙烯(PS)。

其中，热固性聚合物可采用以下材料中的一种或多种：聚醚砜衍生共聚物 (PES)、双烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物(CR-39)、双组分聚氨酯(PU)。

进一步可选的，聚合物层的材料可以为PVC、PMMA、PC、PS、EVA、POE、 PP、PE、TPX、PETG、PCTG、PET中的一种或多种的组合。

可选的，聚合物层的颜色可以是透明的。

进一步可选的，聚合物层的材料可以为聚4-甲基-1-戊烯(TPX)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG和PCTG)、聚对苯二甲酸乙二醇-醋酸酯(PCTA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC) 中的一种或多种的混合物。

可选的，所述封装层的主要成分包括聚氨酯类胶粘剂、丙烯酸类胶粘剂、环氧树脂中的至少一种，优选聚氨酯类压敏胶和丙烯酸类压敏胶，更优选为双组分聚氨酯类压敏胶、丙烯酸类压敏胶，用于对所述主体功能层或所述选择性功能层进行封装保护，同时起到胶粘剂的作用。也就是说，封装层具有保护选择性功能层和/或主体功能层和粘结的双重作用。

所述封装层可以是通过贴合的方式或者涂布的方式设置在选择性功能层或功能层上。

可选的，所述选择性功能层包括至少一层金属层，或至少一层陶瓷材料层，或至少一层金属层和至少一层陶瓷材料层的组合。金属层和陶瓷材料层的混合设置可以同时具有提高反射率和防止金属层被氧化的作用。

可选的，所述金属层的材料选自银、铝、铬、钛、铜或镍的金属层，或包括银、铝、铬、钛、铜和镍中至少一种元素的金属合金层。

可选的，所述陶瓷材料层的材料包括氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化铌、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氮化硅、氮化钛、硅化铝、硫化锌、硫化铟、硫化锡、氟化镁、氟化钙中的一种或多种。

一些实施例中，选择性功能层的结构(从上到下)可包括：银、铝、银+铝、银+硅、银+钛、铝+硅、铝+钛、银+铝+钛、银+铝+硅、银+氧化硅、铝+氧化硅、氧化硅+银+硅、氧化硅+铝+硅、氧化硅+银、氧化硅+铝、氧化硅+银+铝+氮化硅、银+硅铝合金、氧化硅+银+氧化硅+银+氧化硅、氧化硅+银+氧化铝+铝+硅铝合金等。

可选的，对于反射型的辐射降温材料，选择性功能层的厚度可以在1nm以上调节，优选5nm到500nm之间，更优选为50nm到200nm之间。

优选方案中，所述选择性功能层至少包括一层金属层。可选的，金属层至少一个面设置有至少一层陶瓷材料层。陶瓷材料优选为类金属氧化物层，陶瓷材料层可以同时起到提高反射率和耐候耐磨耐氧化防腐的功能。

可选的，所述功能性保护层包括有机氟聚合物(Organofluorine Polymer)层、有机硅聚合物(Resistant Silicone Polymers)层、氟硅共聚物树脂(FluorosiliconeCopolymer Resin)层、聚乙烯-尼龙(PE/PA)复合膜层、乙烯-乙烯醇共聚物 (EVOH)层、聚丙烯-尼龙(PP/PA)复合膜层中的一种或多种。

可选的，所述有机氟聚合物层包括以下材料中的一种或多种：聚四氟乙烯 (PTFE)层、全氟(乙烯丙烯)共聚物(FEP)层、聚全氟烷氧基树脂(PFA)层、聚三氟氯乙烯(PCTFE)层、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)层、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)层、聚偏氟乙烯(PVDF)层和聚氟乙烯(PVF)层。

可选的，功能性保护层包括聚四氟乙烯(PTFE)层、聚偏氟乙烯(PVDF) 层、聚氟乙烯(PVF)层、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)层、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)层、聚乙烯-尼龙(PE/PA)复合膜层、乙烯-乙烯醇共聚物(PE/PA or EVOH)层、聚丙烯-尼龙(PP/PA)复合膜层。

可选的，所述封装层的厚度在1μm到500μm之间；优选5μm到100μm之间。

可选的，所述功能性保护层的厚度在1μm到300μm之间，优选5～150μm或者 2～50μm。

可选的，所述主体功能层的厚度在5μm到500μm之间，优选10μm到200μm之间。

当所述辐射降温材料包含选择性功能层时，根据辐射降温材料对透明性的不同要求，所述选择性功能层的厚度可在1nm以上调节，例如在5nm到500nm之间。根据选择性功能层的厚度及材质的不同，辐射降温材料对于太阳光的透光率可以实现在0～95％之间调整，形成反射型/半透型的辐射降温材料。

进一步的，本实用新型实施例的辐射降温材料，可在-170℃～200℃的工作温度下提供从6W/m²～450W/m²的辐射降温制冷功率。

进一步的，本实用新型实施例的辐射降温材料，可以与金属、塑料、橡胶、沥青、玻璃制品、防水材料、纺织物、编织物等材料复合而形成复合材料。所述金属、塑料、橡胶、沥青、玻璃制品、防水材料、纺织物或编织物作为基底层，所述辐射降温材料设置在所述基底层上。

如上，本实用新型实施例公开了一种辐射降温材料，该材料可以薄膜的方式存在，即，辐射降温薄膜；也可以以薄片或涂层等形式存在。

根据工作方式的不同，该辐射降温材料又可分为反射型的辐射降温薄膜、透射型的辐射降温薄膜和半透型的辐射降温薄膜。下面分别进一步说明：

1.1反射型的辐射降温薄膜

反射型的辐射降温薄膜同时具有反射和辐射降温制冷的功能，反射型的辐射降温薄膜包括主体功能层，还包括与所述主体功能层相接触的用于反射太阳能的选择性功能层，该选择性功能层包括金属层、金属衬底和/或陶瓷材料层。

选择性发射层的特征在于对波长范围为7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的红外波段的发射率为0.5至1.0，优选为0.8至1.0，更优选为0.9-1.0。反射型的辐射降温薄膜对波长范围0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳能的反射率为0.8至1，优选为0.9至1。

1.2透射型的辐射降温薄膜

透射型的辐射降温薄膜同时具有透光和辐射降温制冷的功能，透射型的辐射降温薄膜包括主体功能层。

主体功能层的特征在于对波长范围为7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的红外波段的的发射率为0.5至1.0，优选0.8至1.0，更优选为0.9-1.0。

透射型的辐射降温薄膜对波长范围为0.25-2.5μm /0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳能的吸收率为0至0.3。

1.3半透型的辐射降温薄膜

半透型的辐射降温薄膜同时具有透光、反射和辐射降温制冷的功能，半透型的辐射降温薄膜包括主体功能层，还包括与所述主体功能层相接触的用于反射太阳能的选择性功能层，该选择性功能层包括金属层、金属衬底和/或陶瓷材料层。

主体功能层的特征在于对波长范围为7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的红外波段的发射率为0.5至1.0，优选0.8至1.0，更优选为0.9-1.0。

半透型的辐射降温薄膜对于太阳能的透光率可以实现在1-95％之间调整，优选为5-95％，更优选为20-70％。

关于本实用新型辐射降温薄膜的一些补充说明，可参考PCT/US2017/019727 专利中对选择性辐射冷却结构的描述。

下面，结合若干具体实施例，具体说明不同类型的辐射降温材料中，不同材料层的参数变化与性能的关系。

请参考图4所，是本实用新型一个实施例中，含有不同质量比的介电粒子的主体功能层中波长与发射率的关系图。该实施例中，主体功能层中的聚合物主要为PET，厚度为150μm，介电粒子为SiO₂，介电粒子的粒径为6μm，SiO₂在主体功能层中所占的质量比分别为2％、4％、6％和8％时，含有不同质量比SiO₂的主体功能层中波长与发射率的关系如图4所示，由图4可得知，含有SiO₂的主体功能层，较多质量比的SiO₂的含量增加了7～14μm红外线的发射率，而在太阳光谱中没有显著的吸收效果。

请参考图5，是本实用新型一个实施例中主体功能层中波长与反射率和透光率关系的曲线图。该实施例中，主体功能层中的聚合物主要为PET，厚度为 150μm，介电粒子为SiO₂，介电粒子的粒径为6μm，介电粒子SiO₂在主体功能层中所占的质量比为4％时，主体功能层中波长与反射率和透光率的关系如图5所示，由图5可得知，主体功能层在300～2500nm的透光率平均在90％左右，反射率平均在10％左右，在太阳光谱中没有显著的吸收效果。

请参考图6，是本实用新型一个实施例中，不同厚度的选择性功能层中波长与反射率关系的曲线图。该实施例中，主体功能层中的聚合物主要为PET，厚度为150μm，介电粒子为SiO₂，介电粒子的粒径为6μm，介电粒子SiO₂在主体功能层中所占的质量比为4％。在主体功能层的一面镀上选择性功能层，选择性功能层的结构(从上到下)为铝+氧化硅，铝层和氧化硅层的厚度比为1：1，当选择性功能层的厚度为30nm、50nm、80nm、100nm、150nm时，选择性功能层中波长与反射率关系的曲线图如图6所示，选择性功能层在300～2500nm的反射率随着选择性功能层厚度的增加而增加。

请参考图7，是本实用新型一个实施例中，不同厚度的选择性功能层中波长与透光率关系的曲线图。该实施例中，主体功能层中的聚合物主要为PET，厚度为150μm，介电粒子为SiO₂，介电粒子的粒径为6μm，介电粒子SiO₂在主体功能层中所占的质量比为4％。在主体功能层的一面镀上选择性功能层，选择性功能层的结构(从上到下)为铝+氧化硅，铝层和氧化硅层的厚度比为1：1，当选择性功能层的厚度为30nm、50nm、80nm、100nm、150nm时，选择性功能层中波长与透光率关系的曲线图如图7所示，选择性功能层在300～2500nm的透光率随着选择性功能层厚度的增加而减小。其中当选择性功能层的厚度为30nm、50nm时由于其透光率为5％以上，定义为半透型的辐射制冷薄膜，当选择性功能层的厚度为80nm、100nm、150nm时由于其透光率为5％以下，定义为反射型的辐射制冷薄膜。

请参考图3，本发明的一个实施例，还提供一种如上文所述的辐射降温材料的制备方法。该辐射降温材料可分为反射型的辐射降温薄膜、半透型的辐射降温薄膜和透射型的辐射降温薄膜。

对于透射型的辐射降温薄膜，制备方法可包括：

S1、制备主体功能层，所述主体功能层包括至少一层聚合物层，所述主体功能层对波长范围为0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射具有不低于0.8的透射率，对波长范围为7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的红外波段的辐射具有不低于0.8的发射率；

S2、在所述主体功能层的第一面设置封装层；

S4、在所述主体功能层的第二面设置功能性保护层；

对于反射型/半透型的辐射降温薄膜，制备方法可包括：

S3、在所述主体功能层的第一面设置选择性功能层，在选择性功能层的外面设置封装层；

S4、在所述主体功能层的第二面设置功能性保护层。

也就是说，可以根据辐射降温材料的透明性或反射性要求，选择或不选择设置选择性功能层的步骤。不设置选择性功能层，可以提高材料的透明性，制成透射型的辐射降温材料，此时要求材料对波长范围为0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射的透射率不低于0.8。设置选择性功能层，可以提高材料的反射性，制成反射型/半透型的辐射降温材料，此时对于反射型的辐射降温材料要求材料对波长范围为 0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射的反射率不低于0.8，对于半透型的辐射降温材料要求材料对波长范围为 0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射的透光率为1-95％，优选为 5-95％，更优选为20-70％。

本实用新型的一个实施例，还提供一种复合材料，该复合材料含如上文所述的辐射降温材料，由所述辐射降温材料与其它材料复合而成。

可选的，所述复合材料可以由所述辐射降温材料与金属、塑料、橡胶、沥青、玻璃制品、防水材料、纺织物或编织物材料复合而成。但需要理解，这里所述的金属、塑料、橡胶、沥青、玻璃制品、防水材料、纺织物或编织物材料并非穷举，所述复合材料还可以由所述辐射降温材料与其它材料复合而成。

举例说明如下：

1)与织物的结合

将辐射降温材料与织物相结合，制备出具有辐射降温制冷功能的织物，应用于服装、帽子、窗帘、天幕帘、天棚帘、帐篷、伞、手套、鞋、特种服装(高空、野外作业的特种服装)等。

2)与户外膜材的结合

将辐射降温材料与户外膜材例如高强度柔性薄膜材料相结合，制备出具有辐射降温制冷功能的复合膜材，应用于膜结构建筑、帐篷、阳伞等，可以大幅降低户外无空调配备设施内的温度水平。

3)与防水卷材的结合

将辐射降温材料与防水卷材相结合，制备出具有辐射降温制冷功能的防水卷材，应用于屋顶、路面等。

4)与玻璃的结合

辐射降温材料与玻璃相结合，制备出具有辐射降温制冷功能的玻璃，应用于建筑物、太阳能光伏组件及系统、汽车等。

5)与金属的结合

将辐射降温材料与金属相结合，制备出具有辐射降温制冷功能的金属，应用于冷收集器、阴凉库屋顶、水箱等。

6)与其他产品相结合的应用方式

将辐射降温材料与其他需要降温环境的产品相结合，所制备的产品具有被动的辐射降温制冷功能，热量直接传递给辐射降温材料，从辐射降温材料的功能层辐射热量。

本实用新型的辐射降温材料，基于辐射降温的基本原理，在红外波段 (7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm)的发射率高于0.8，可以实现在白天太阳直射下的辐射降温，且当该种材料在太阳辐射波段 (0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm)的反射率尽可能高，在红外波段 (7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm)的发射率也尽可能高时，其辐射降温效果更好。基于应用领域的不同，在一些需要透光的应用场所，可以通过调节辐射降温材料的透光率实现透光和辐射制冷的双重效果。

本实用新型的辐射降温材料，其应用领域广泛，包括建筑、光伏组件及系统、汽车、户外用品、农牧水产业、航空航天、冷链运输、室外箱柜罐、纺织行业、室外通讯设备、工业设备、公用设施、冷却水系统、能源系统(如：空调/制冷/供暖系统结合)、节能设备装置等，以及户外极需降温或散热的设备、设施。

进一步的，所述辐射降温材料可以应用于建筑领域包括工业建筑、商业建筑、居民住宅建筑和公共建筑。

进一步的，所述辐射降温材料可以应用于工业设备，例如户外配电柜。

进一步的，所述辐射降温材料可以应用于公用设施，例如路灯及其散热器件、厕所屋顶墙面、场馆的路面。

进一步的，所述辐射降温材料可以应用于户外极需降温或散热的设备、设施。

本实用新型还可通过下列非限制性示例来进一步理解。

示例1：建筑

为了说明辐射制降温材料的降温制冷效果，下面以所述辐射降温材料应用于建筑为例进行说明。

实施例1

将不锈钢材质，内部长宽高分别为5m、4m、3m的展示屋，放置在某一地区室外空旷的地方，在屋顶和四面墙的外面都贴上反射型的辐射降温材料 (0.25～2.5μm反射率为95％，7～14μm发射率为92％)。这里将贴上反射型的辐射降温材料的室外展示屋定义为展示屋A，用带有数据记录仪的热电偶测量和记录展示屋A表面和内部共9个测试点在某一天内24个小时内的温度变化。

对比例1

将同样大小、材质、结构和形状的展示屋，放置在与展示屋A环境一致的地方，但屋顶和四面墙的外面都不贴辐射降温材料，这里将未贴辐射降温材料的展示屋定义为展示屋B，用带有数据记录仪的热电偶测量和记录展示屋B表面和内部共9个测试点在与展示屋A同一天同一时间段内的温度变化。展示屋A和展示屋B测试点的分布相同，如图8-1和图8-2所示。

图8-1和图8-2中A1为展示屋A屋顶外表面正中间位置处、辐射降温材料下表面温度的测试点，A6为展示屋A东侧墙外表面正中间位置处、辐射降温材料下表面温度的测试点，A7为展示屋A西侧墙外表面正中间位置处、辐射降温材料下表面温度的测试点、A8为展示屋A南侧墙外表面正中间位置处、辐射降温材料下表面温度的测试点、A9为展示屋A北侧墙外表面正中间位置处、辐射降温材料下表面温度的测试点，A2、A3、A4、A5为展示屋A内与地面垂直的同一竖直线上，离地面不同高度地方空气温度的测试点。如图8-2所示，还测试了户外的环境温度。

图8-1和图8-2中B1、B6、B7、B8、B9分别为展示屋B的屋顶外表面正中间位置处、东侧墙外表面正中间位置处、西侧墙外表面正中间位置处、南侧墙外表面正中间位置处、北侧墙外表面正中间位置处温度的测试点，B2、B3、B4、 B5为展示屋B内与地面垂直的同一竖直线上，离地面不同高度地方空气温度的测试点。

请参考图8-3，室外及展示屋A表面不同位置的测温点曲线图。由图8-3可知，将辐射降温材料贴在展示屋A外表面上时，展示屋A外表面、辐射降温材料下表面(包括屋顶和东南西北四个方向)的温度均比户外环境温度低，温度最高下降了10℃左右。

由图8-4可知，贴了辐射降温材料的展示屋A，全天24h其室内纵向上不同点的温度均低于环境温度，与户外相比温度最高下降了10℃左右；且随着日照时间增加，逐步出现距离屋顶越近温度越低的现象，说明辐射降温材料具有明显的被动式辐射制冷效果。

由图8-5可知，未贴辐射降温材料的展示屋B外表面(包括屋顶和东南西北四个方向)的温度比户外温度最高高30℃左右。由图8-3和图8-5可知，贴了辐射降温材料的展示屋A比未贴辐射降温材料的展示屋B表面温度最高低37℃左右。由图8-6可知，未贴辐射降温材料的展示屋B，其纵向上不同点的温度差较大，且越接近展示屋的屋顶，温度越高，温度分层较明显。

示例2：光伏组件

将辐射降温材料应用于太阳能光伏领域，可以解决太阳能电池工作温度过高问题，提高太阳能光伏组件的光电转化率。

为了说明辐射降温材料的降温制冷效果，下面举例说明。

实施例1

将透明的辐射降温材料(可见光透射率为95％、8～13μm的红外发射率为 93％)，设置在光伏组件正面玻璃的外表面。

对比例1

同样的光伏组件(保证组件出厂I-V性能高度一致)，光伏组件正面玻璃的外表面不做任何处理。测试实施例1和对比例1在同一地方同一天不同时刻的温度和输出功率，试验组件为P型单晶硅组件，选取八月某一典型日进行试验，试验地点在北纬29°附近，温度测点置于组件背板下方中间位置，且不受光照影响，测试数据见下表：

表1-1实施例1和对比例1温度和输出功率对比

由表1-1可知，①正面设置了辐射降温材料的组件，背板表面温度明显比没贴膜的组件更低；②设置辐射降温材料组件的输出功率比没设置辐射降温材料组件的输出功率高；③设置辐射降温材料组件的输出功率与没设置辐射降温材料组件的输出功率的差值在中午时达到最大，辐射降温材料在中午时的制冷效果最好；④通过辐射降温材料可长久有效地降低光伏组件的表面温度，提高光电转化率，增加输出功率。

示例3：汽车

辐射降温材料应用于汽车领域时，具有以下的应用方式：①直接将辐射降温材料设置在汽车的车顶、天窗、车身或车身玻璃等部位上；②在生产汽车时将辐射降温材料与原来的部件相结合，制备出具有辐射制冷功能的部件。如：将天窗制备成具有辐射降温功能的天窗；将玻璃制备成具有辐射制冷功能的玻璃等。将辐射降温材料应用于汽车，具有以下的效果：

1、大幅降低车顶、天窗、车身或车身玻璃等部位和车内的温度，解决太阳暴晒下驻车升温问题，从而延长了汽车寿命和安全性，增加了汽车内部的舒适度；2、降低空调能耗，延长续航里程。

为了说明辐射降温材料产品的效果，下面举例说明。

实施例1

现有广汽传祺GS8的汽车C，在玻璃外面贴上透明的辐射降温材料，透明的辐射降温材料的透光率为90.2％，7～14μm的平均发射率为92.8％，在汽车里面设置5个测温点，测点C1：前座齐肩高空气温度；测点C2：中座齐肩高空气温度；测点C3：后座齐肩高空气温度；测点C4：前车身顶部内表面温度；测点C5：中车身顶部内表面温度。每隔30min测试一次温度数据，测试持续时间为24h，测试结果如图9-2。

对比例1

现有与汽车C同样型号的汽车D，汽车D在玻璃不做任何处理，在汽车D内部分别设置与汽车C内部位置相同的测温点，分别为D1、D2、D3、D4、D5，将汽车D放置在与汽车C环境一致的地方，每隔30min测试一次温度数据，测试持续时间为24h，测试结果如图9-3。

图9-1是汽车C和D内测温点的示意图。

图9-2是汽车C内测温点的温度曲线图。

图9-3是汽车D内测温点的温度曲线图。

图9-4是汽车C和D内同样位置测温点温差的曲线图。

由图9-2、9-3、9-4可得：

在同一时刻，贴了透射的辐射制冷材料的汽车C的5个测温点温度比汽车D 中对应的5个测温点的温度低。其中测点C1与D1的最大温差可达9℃、测点C2与 D2的最大温差可达10℃、测点C3与D3的最大温差可达9℃、测点C4与D4的最大温差可达18℃、测点C5与D5的最大温差可达13℃。说明辐射降温材料应用到汽车玻璃上对车内空间起到了一定的降温效果，且降温效果显著。

结论：①辐射制冷材料应用于汽车，可大幅降低车顶、天窗、车身或车身玻璃等部位和车内温度，解决太阳暴晒下驻车升温问题，从而延长汽车寿命和安全性，增加汽车内部的舒适度；②辐射制冷材料应用于汽车，可达到一定的节能效果，降低汽车空调能耗，延长续航里程，减少CO₂的排放。

示例4：窗帘领域

将辐射制冷技术应用于窗帘领域时，具有以下的应用方式：①将具有辐射制冷功能的薄膜或涂料附着在窗帘上；②将辐射制冷技术与市场上普通的的窗帘原材料相结合，制备出具有辐射制冷作用的窗帘。

为了说明辐射降温材料的效果，下面举例说明。

实施例1

将涂料形式的辐射降温材料涂布于卷帘E的表面，涂料反射率为95.8％，在 8～13μm的红外发射率为94.7％，将卷帘E安装在XXX型号汽车1的天窗内，涂布面朝向天窗，测试安装卷帘E的汽车1内E1、E2、E3，3个测温点的温度变化。

测温点的温度变化。

对比例1

现有与卷帘E同样大小、材质和款式的卷帘F，在卷帘F的表面不做任何处理，将卷帘F安装在与汽车1同样型号的汽车2的天窗内，测试安装卷帘F的汽车2内 F1、F2、F3，3个测温点的温度变化。其中，测温点E1、E2、E3分别为：汽车天窗内表面、卷帘表面(朝向天窗一侧)、室内空气测点；F1、F2、F3为与E1、 E2、E3相对应相同位置的3个测温点。

图10-1是安装卷帘E的汽车1和安装卷帘F的汽车2内测温点示意图。

图10-2是安装卷帘E的汽车1和安装卷帘F的汽车2内测温点的温度曲线图。

图10-3是安装卷帘E的汽车1和安装卷帘F的汽车2内同样位置测温点温差的曲线图。

由图10-3可知:

①涂布了辐射制冷材料的卷帘E表面温度相对于卷帘F表面温度最高可下降 35℃。②涂布了辐射制冷材料的卷帘可使汽车1内的空气温度相对于汽车2内的空气温度最高可下降15℃。③汽车1与汽车2内的温差与汽车内温度成正比，温度越高，温差越大。

结论：①说明通过辐射制冷材料反射的太阳辐照的可见光与近红外部分能量仍然能够有效穿透白玻璃，向外部环境排散。辐射制冷材料布置于白玻璃内侧仍能够发挥可观的辐射制冷功效。②辐射降温材料涂布在卷帘上具有明显的被动式降温效果。

示例5：农牧水产业

将辐射降温材料与农牧水产业大棚结合，可减缓夏天及热带地区高温对农作物的损害，提高产量和品质，减少牲畜因高温引起的疾病发病率，提高出栏率，综合经济效益高。

原理是通过辐射降温材料将大棚内的热量以红外辐射的方式透过大气窗口向外太空(-270℃)源源不断传递。通过调节超材料里面的微纳结构设计与尺寸控制调控电磁波辐射波长，使红外发射率提高，增强热辐射效率。

将辐射降温材料运用在农业大棚上：①可以保证可见光范围内的高透光率，满足农牧水产业生长所需的充足阳光；②降低紫外透过率，减少紫外线对农牧水产业的危害；③降低大棚内的温度，促进农牧水产业的生长。

为了说明农牧水产业用辐射降温材料的效果，下面举例说明。

实施例1

将模拟温室大棚G放置于空旷的地方，将透射型的辐射降温材料粘贴在大棚 G的外表面，透明的辐射降温材料透光率在91.2％，8～10μm的红外平均发射率为93.1％。对其内部的温度选取不同的测温点进行测试。

对比例1

将与模拟温室大棚G同样大小、形状、材质、结构的大棚H放置在与大棚G 环境一致的地方，对其内部的温度选取与大棚G同样的测温点进行对比测试。

图11-1是大棚G和H内测温点的示意图。

其中，G1、G2、G3分别为模拟温室大棚G内正南面玻璃的内表面、玻璃温室内中心位置空气、玻璃温室内顶部内表面的测温点；H1、H2、H3为与模拟温室大棚G相对应位置的测温点；

图11-2是大棚G和H内测温点的温度曲线图。

图11-3是大棚G和H内同样位置测温点温差的曲线图。

由图11-2可知，①贴了透射型的辐射降温材料的大棚G内部温度比未贴透射型的辐射降温材料的大棚H内的温度低；

由图11-3可知，实验大棚与对比大棚温差与大棚内温度成正比，大棚内温度越高，温差越大，温差最大可达到7℃。

由以上结论可知，贴了透射型的辐射降温材料的大棚具有明显的被动式降温效果。降温效果与大棚内温度成正比，大棚内温度越高，降温效果越明显。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种辐射降温材料，其特征在于，

所述辐射降温材料为多层结构，包括用于辐射降温的主体功能层，以及封装层和功能性保护层，所述主体功能层包括至少一层聚合物层；

所述主体功能层对波长范围为0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射具有不低于0.8的透射率，且对波长范围为7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的红外波段的辐射具有不低于0.8的发射率；

所述封装层设置于所述主体功能层的第一面，所述功能性保护层设置于和第一面相对的第二面；

所述聚合物层为选择性辐射冷却结构，该选择性辐射冷却结构包括聚合物和介电粒子，所述介电粒子分散于所述聚合物中，所述介电粒子的粒径在1μm到200μm之间；

所述辐射降温材料的结构采取膜、薄片或涂层的形式。

2.根据权利要求1所述的辐射降温材料，其特征在于，

所述辐射降温材料还包括选择性功能层，所述选择性功能层设置于所述主体功能层的第一面，介于所述主体功能层和所述封装层之间；

所述选择性功能层对波长范围为0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射具有0～95％的透射率，对波长范围为0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太阳辐射具有5～100％的反射率；

或者，所述选择性功能层对波长范围为0.4-0.7μm/0.38-0.78μm/0.4-0.76μm的太阳辐射具有0～95％的透射率，对波长范围为0.4-0.7μm/0.38-0.78μm/0.4-0.76μm的太阳辐射具有5～100％的反射率。

3.根据权利要求2所述的辐射降温材料，其特征在于，

所述选择性功能层包括至少一层金属层，或至少一层陶瓷材料层，或至少一层金属层和至少一层陶瓷材料层的组合。

4.根据权利要求1或2所述的辐射降温材料，其特征在于，

所述功能性保护层包括有机氟聚合物层、有机硅聚合物层、氟硅共聚物树脂层、聚乙烯-尼龙复合膜层、乙烯-乙烯醇共聚物层、聚丙烯-尼龙复合膜层、中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的辐射降温材料，其特征在于，

所述封装层的厚度在1μm到500μm之间；

所述功能性保护层的厚度在1μm到300μm之间；

所述主体功能层的厚度在5μm到500μm之间；

当所述辐射降温材料包含选择性功能层时，所述选择性功能层的厚度在1nm到500nm之间。

6.一种包含如权利要求1所述辐射降温材料的复合材料。

7.根据权利要求6所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料由所述辐射降温材料与金属、塑料、橡胶、沥青、玻璃制品、防水材料、纺织物或编织物复合而成，所述金属、塑料、橡胶、沥青、玻璃制品、防水材料、纺织物或编织物作为基底层，所述辐射降温材料设置在所述基底层上。