CN210894760U - 一种辐射制冷薄膜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种辐射制冷薄膜，包括辐射制冷层，辐射制冷层能够以红外辐射的方式通过大气窗口发射热量，辐射制冷层包括层叠设置的多个高分子基材层，至少一高分子基材层中分散有无机颗粒，至少两相邻的高分子基材层均为单轴取向的高分子基材层，相邻两单轴取向的高分子基材层的取向不同，因此该相邻的两高分子基材层形成双折射层，有利于增加辐射制冷层对太阳光的反射，从而提升辐射制冷薄膜的制冷效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及辐射制冷技术领域，尤其涉及一种辐射制冷薄膜。
背景技术
辐射制冷技术作为一种无能耗的温度调节手段，其实用性良好，可以使人类在环境保护和能源利用两方面得到和谐的发展，将会给能源领域带来重大的变革。
凡温度高于绝对零度的物体，都会产生电磁辐射。由科学家对大气光谱透过特性的分析可以知道，大气层对不同波长的电磁波有不同的透射率，透射率较高的波段称为“大气窗口”，例如0.3μm ~2.5μm、3.2μm ~4.8μm、7μm ~14μm。大气层的光谱透过特性主要由大气层中的水蒸气、二氧化碳和臭氧决定的，它们的含量变化会引起透过率的变化，但是透射光谱的分布却变化不大。因此，地表上物体的热能可以通过辐射换热，将自身热量以7μm~14μm电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空，达到自身冷却的目的。
辐射制冷薄膜除了需要在大气窗口波段具有较高的发射率，同时还需要对太阳光具备较高的反射率，从而避免太阳光的辐射降低制冷效果。目前辐射制冷薄膜的反射性能主要是通过在辐射制冷层下方设置反射层实现。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一种对太阳光反射率高的辐射制冷薄膜。
为达到以上目的，本实用新型提供一种辐射制冷薄膜，包括辐射制冷层，所述辐射制冷层包括层叠设置的多个高分子基材层，至少一所述高分子基材层中分散有无机颗粒，至少两相邻的所述高分子基材层分别为单轴取向的高分子基材层，并且相邻两单轴取向的所述高分子基材层的取向不同。
在其中一些实施例中，各所述高分子基材层均为单轴取向的高分子基材层，且各所述高分子基材层的取向方向均不相同。
在其中一些实施例中，相邻两单轴取向的所述高分子基材层的取向相互垂直。
在其中一些实施例中，各所述高分子基材层中均分散有所述无机颗粒。
在其中一些实施例中，所述高分子基材层的厚度为20μm~500μm，所述辐射制冷层的厚度为100μm~1000μm。
在其中一些实施例中，所述辐射制冷薄膜还包括设置在所述辐射制冷层上的粘合层，所述粘合层的材料为热响应树脂粘合剂，当温度高于所述热响应树脂粘合剂的玻璃化转变温度T1时，所述粘合层的粘性降低，其中，T1＞40℃。
在其中一些实施例中，形成所述高分子基材层的高分子材料为受热发生收缩的热塑性高分子材料，当所述辐射制冷层的温度超过所述高分子材料的玻璃化转变温度T2时，所述高分子基材层发生收缩，T2＞T1。
在其中一些实施例中，所述热响应树脂粘合剂选自玻璃化转变温度T1大于等于50℃且小于等于100℃的树脂粘合剂，所述高分子材料选自玻璃化转变温度T2大于等于100℃的高分子材料。
在其中一些实施例中，所述辐射制冷薄膜还包括设置在所述辐射制冷层与所述粘合层之间的反射层，所述反射层用于反射太阳光中的紫外光和/或可见光和/或近红外光。
在其中一些实施例中，所述反射层选自银白色金属层或浅色致密氧化物层，所述反射层的厚度为50nm~500nm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：辐射制冷层包括了拉伸方向不同的多个高分子基材层，相邻的两高分子基材层形成双折射层，有利于增加辐射制冷层对太阳光的反射，从而提升辐射制冷薄膜的制冷效率。
附图说明
图1是本实用新型的辐射制冷薄膜的辐射制冷层的一个实施例的示意图；
图2是本实用新型的辐射制冷薄膜的辐射制冷层的另一个实施例的示意图；
图3是本实用新型的辐射制冷薄膜的一个实施例的示意图；
图4是本实用新型的辐射制冷薄膜的另一个实施例示意图；
图中：1、辐射制冷层；100、高分子基材层；102、无机颗粒；2、粘合层；3、反射层。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“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。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“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。
本申请的说明书和权利要求书中，当一个元件如层、膜或区域被称作“在”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上或者还可存在中间元件。相反，当一个元件被称作“直接在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。
如图1-4所示，本实用新型提供一种辐射制冷薄膜，包括辐射制冷层1，辐射制冷层1能够以红外辐射的方式通过大气窗口发射热量，辐射制冷层1包括层叠设置的多个高分子基材层100，至少一高分子基材100中分散有无机颗粒102，至少两相邻的高分子基材层100分别为单轴取向的高分子基材层100，相邻两单轴取向的高分子基材层100的取向不同，取向不同的两高分子基材层100形成双折射层，有利于增加辐射制冷层1对太阳光的反射，从而提升辐射制冷薄膜的制冷效率。
值得一提的是，图1、2中未示出分散在高分子基材层100中的无机颗粒102，图中的箭头表示高分子基材层100单轴取向的方向。此外，高分子基材层100通过单向拉伸实现单轴取向。
在一些实施例中，各高分子基材层100均为单轴取向的高分子基材层100，且各高分子基材层100的取向方向均不相同。
在另一些实施例中，相邻两单轴取向的高分子基材层100的取向方向相互垂直。
高分子基材层100的材料在7μm~14μm波段具有高发射率，各高分子基材层100的材料可以各自独立地选自PET、PBT、TPX、PC、PE、PP、PVC、PMMA、PS，但不限于此。
在一些优选的实施例中，高分子基材层100在7μm~14μm的发射率大于80%，更优选地，大于85%，进一步优选地，大于90%。
在一些实施例中，各高分子基材层100中均分散有无机颗粒102。
无机颗粒102在7μm~14μm波段具有高发射率，无机颗粒102可以是但不限于Si3N4、SiO2、TiO2、BaSO4、CaCO3、玻璃珠。无机颗粒102的平均粒径为1μm~100μm，优选地，无机颗粒102的平均粒径为5μm~20μm。无机颗粒102在辐射制冷层1中的总质量分数为1%~20%，优选地，无机颗粒102在辐射制冷层1中的总质量分数为3%~10%。可以理解的是，无机颗粒102在辐射制冷层1中的总质量分数是指各高分子基材层100中的无机颗粒102的总质量占辐射制冷层1质量的百分数。
在一些实施例中，每一高分子基材层100的厚度为20μm~500μm。辐射制冷层1的厚度为100μm~1000μm。
在一些实施例中，辐射制冷薄膜还包括设置在辐射制冷层1上的粘合层2，粘合层2用于将辐射制冷薄膜贴附在其他物体表面，粘合层2的材料为热响应树脂粘合剂，当温度高于热响应树脂粘合剂的玻璃化转变温度T1时，粘合层2的粘性降低，其中，T1＞40℃。
在常温下，粘合层2具有良好的粘接作用，使辐射制冷薄膜能够贴附在物体表面。当要去除物体表面的辐射制冷薄膜时，对辐射制冷薄膜进行加热，加热到粘合层2的温度超过T1时，粘合层2的粘性降低，能够较容易地从物体表面去除。
在一些实施例中，形成高分子基材层100的高分子材料为受热发生收缩的热塑性高分子材料，当辐射制冷层1的温度超过前述高分子材料的玻璃化转变温度T2时，高分子基材层100发生收缩。高分子基材层100受热发生收缩，有利于辐射制冷薄膜从物体表面主动脱落。
优选地，T2＞T1。当需要从物体上去除辐射制冷薄膜时，可以使温度大于T1并且小于T2，此时，粘合层2的粘性降低，容易被清除，同时辐射制冷层1的形状基本不会发生变形，不影响辐射制冷薄膜的再次使用；当需要快速去除辐射制冷薄膜时，可以直接使温度大于T2，此时，粘合层2更容易被清除，同时，高分子基材层100发生收缩，使辐射制冷薄膜可以更快速地被清除。
优选地， T2-T1≥30℃。更优选地，T2-T1≥50℃。
在一些实施例中，前述热响应树脂粘合剂选自玻璃化转变温度T1大于等于50℃且小于等于100℃的树脂粘合剂，前述高分子材料选自玻璃化转变温度T2大于等于100℃的高分子材料。
在一些优选实施例中，前述热响应树脂粘合剂为热可逆粘接剂，当温度恢复至其玻璃化转变温度T1以下时，粘合层2的粘性恢复，从而辐射制冷薄膜可以反复多次使用。具体方法为：从物体上取下辐射制冷薄膜时，使加热温度大于T1并且小于T2，粘合层2粘性降低，辐射制冷层1基本不受影响，取下的辐射制冷薄膜设置在另外的待降温物体表面，当温度降低到T1以下后，粘合层2的粘性恢复，可以使辐射制冷薄膜很好地贴附在物体表面。
在一些实施例中，粘合层2的厚度为20μm~200μm。
在一些实施例中，辐射制冷薄膜还包括设置在辐射制冷层1与粘合层2之间的反射层3，反射层3用于反射太阳光中的紫外光和/或可见光和/或近红外光。优选地，反射层3对太阳光的反射率大于等于80%，反射层3的设置有利于减少太阳辐射导致的辐射制冷薄膜温度升高，保证辐射制冷薄膜的热收缩性不受影响。
优选地，反射层3选自银白色金属层或浅色致密氧化物层。
在一些实施例中，反射层3的厚度为50nm~500nm。
采用以下方法测试辐射制冷层在300nm~2500nm波段的反射率：将样品放进PerkinElmer，Lambda 950型UV/Vis/NIR Spectrometer中，测量波长范围为300nm~2500nm波段的反射率，将300nm~2500nm波段中薄膜的反射率的平均值作为薄膜在300nm~2500nm波段的反射率。
【对比例1】
提供一辐射制冷层，包括厚度为600μm的PE高分子基材层，PE高分子基材层为单轴取向的高分子基材层，PE高分子基材层中分散有无机颗粒，无机颗粒为平均粒径5μm~20μm的SiO2颗粒，无机颗粒在辐射制冷层中的质量分数为10%。
测得该辐射制冷层在300nm~2500nm波段的平均反射率为52.75%。
【对比例2】
提供一辐射制冷层，其包括厚度为600μm的PE高分子基材层，PE高分子基材层为双向拉伸取向的高分子基材层，PE高分子基材层中分散有无机颗粒，无机颗粒为平均粒径5μm~20μm的SiO2颗粒，无机颗粒在辐射制冷层中的质量分数为10%。
测得该辐射制冷层在300nm~2500nm波段的平均反射率为55.91%。
【对比例3】
提供一辐射制冷层，其包括厚度为600μm的PE高分子基材层，PE高分子基材层为未进行拉伸取向的高分子基材层，PE高分子基材层中分散有无机颗粒，无机颗粒为平均粒径5μm~20μm的SiO2颗粒，无机颗粒在辐射制冷层中的质量分数为10%。
测得该辐射制冷层在300nm~2500nm波段的反射率为48.63%。
【实施例1】
提供一辐射制冷层，其包括两层厚度分别为300μm的PE高分子基材层，两PE高分子基材层均为单轴取向，两PE高分子基材层取向方向相互垂直地层叠设置，两PE高分子基材层中均分散有无机颗粒，无机颗粒为平均粒径5μm~20μm的SiO2颗粒，无机颗粒在辐射制冷层中的质量分数为10%。
测得该辐射制冷层在300nm~2500nm波段的平均反射率为85.32%。
以上描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种辐射制冷薄膜，包括辐射制冷层，其特征在于，所述辐射制冷层包括层叠设置的多个高分子基材层，至少一所述高分子基材层中分散有无机颗粒，至少两相邻的所述高分子基材层分别为单轴取向的高分子基材层，并且相邻两单轴取向的所述高分子基材层的取向不同。
2.根据权利要求1所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，各所述高分子基材层均为单轴取向的高分子基材层，且各所述高分子基材层的取向方向均不相同。
3.根据权利要求1所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，相邻两单轴取向的所述高分子基材层的取向相互垂直。
4.根据权利要求1所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，各所述高分子基材层中均分散有所述无机颗粒。
5.根据权利要求1所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述高分子基材层的厚度为20μm~500μm，所述辐射制冷层的厚度为100μm~1000μm。
6.根据权利要求1-5任一所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述辐射制冷薄膜还包括设置在所述辐射制冷层上的粘合层，所述粘合层的材料为热响应树脂粘合剂，当温度高于所述热响应树脂粘合剂的玻璃化转变温度T1时，所述粘合层的粘性降低，其中，T1＞40℃。
7.根据权利要求6所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，形成所述高分子基材层的高分子材料为受热发生收缩的热塑性高分子材料，当所述辐射制冷层的温度超过所述高分子材料的玻璃化转变温度T2时，所述高分子基材层发生收缩，T2＞T1。
8.根据权利要求7所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述热响应树脂粘合剂选自玻璃化转变温度T1大于等于50℃且小于等于100℃的树脂粘合剂，所述高分子材料选自玻璃化转变温度T2大于等于100℃的高分子材料。
9.根据权利要求6所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述辐射制冷薄膜还包括设置在所述辐射制冷层与所述粘合层之间的反射层，所述反射层用于反射太阳光中的紫外光和/或可见光和/或近红外光。
10.根据权利要求9所述的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述反射层选自银白色金属层或浅色致密氧化物层，所述反射层的厚度为50nm~500nm。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022165886A1 (zh) * | 2021-02-04 | 2022-08-11 | 宁波瑞凌新能源科技有限公司 | 辐射制冷膜及其制品 |
| CN117283834A (zh) * | 2023-11-24 | 2023-12-26 | 中国科学技术大学先进技术研究院 | 一种聚合物基辐射制冷薄膜及其制备方法 |
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- 2019-09-30 CN CN201921661835.6U patent/CN210894760U/zh active Active
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