CN210970216U - 一种辐射制冷座椅罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种辐射制冷座椅罩，包括由薄膜制成的罩本体，所述薄膜包括依次层叠设置的辐射制冷层、透明平滑层、反射层和保护层，所述辐射制冷层包括由透明聚合物材料制成的薄膜基材以及分散于该薄膜基材内的制冷微粒，以解决现有的座椅罩、垫等无法实现制冷降温的效果的技术问题。

Description

一种辐射制冷座椅罩

技术领域

本实用新型涉及辐射制冷材料领域，具体是涉及一种辐射制冷座椅罩。

背景技术

被动日间辐射冷却是指物体通过反射阳光和将热量辐射到寒冷的宇宙空间来自发冷却表面的现象，是近年来一个十分有潜力的热点研究课题，凭借不消耗额外外部能量，零污染，安全高效清洁的优点而越来越受重视。

增强辐射制冷能力的办法是尽量提高物体表面对太阳辐射(波长在0.3-2.5微米之间)的反射率，同时尽可能增强透明大气窗口谱段(8-13微米)的红外发射率。一般的物体往往难以同时具备以上两项性能，或者对太阳辐射的吸收较大，或者在大气窗口的红外辐射能力较弱，这导致在太阳直射条件下物体不具有制冷能力，表面会被逐渐加热升温。

增强物体表面太阳反射能力的方法较为简单，可以通过对太阳光高反射的材料(如镀银或镀铝)来实现。增强大气窗口谱段的红外辐射能力比较复杂，研究发现一些人造微纳材料或者表面超材料具有特殊的红外辐射能力，通过表面微纳结构与电磁波耦合作用(如表面声子激元、微腔谐振效应等)可大大提高大气透明窗口的红外发射率。

澳大利亚斯温伯恩理工大学科研团队提出了一种各向异性的多周期圆锥矩阵表面超材料结构，可高度增强在8-13微米大气透明度窗口的红外发射，在大气环境下具有116.6Wm^-2的的极高冷却功率。美国斯坦福大学的科研团队研制了一种辐射冷却器，其是由金属反射器及位于其顶部的七个交替的SiO₂和HfO₂纳米层组成，在透明窗口中产生约0.65的平均发射率，实现在阳光直射下比环境温度降低5℃的效果。以上微纳加工方法工艺复杂，成本昂贵，所制冷却器件柔韧性较低，难以实现大规模生产和推广应用。

近来，美国科罗拉多大学的科研团队报道了一种高分子辐射制冷薄膜，通过将制冷微球颗粒(粒径约8微米)嵌入柔性高分子薄膜(TPX，PE或PMMA)内形成高分子-微球复合薄膜(厚度约50微米)，并直接在该复合薄膜表面镀银，实现辐射制冷，最终实现太阳直射条件下制冷功率约93W/m²。

在公告号为CN108219172A的专利中，也公开了一种类似的高分子辐射制冷薄膜，不过其所用的反射层为铝膜层。以上高分子辐射制冷薄膜柔性较好，可适应不同曲率的表面，工艺简单，成本低廉，符合工业生产的技术要求，有广泛的运用场景。但是，由于微粒的粒径相对较大，易在复合薄膜上形成凹凸明显的粗糙表面，在这样的复合薄膜表面直接镀膜会影响镀膜的光学质量，降低对太阳辐射的反射率。

我国作为出行大国，随着低碳出行理念的深入人心，越来越多的人选择自行车作为日常出行的交通工具。然而，自行车在不使用时一般是放在室外的，会长久的经受阳光的照射，这一方面会加速座椅的老化和损坏，另一方面导致座椅温度过高，人骑上去会非常不舒适，长久这样骑行，也会对人体的健康造成伤害。现有的一些保护措施比如隔热坐垫或隔热罩等，虽能对座椅起到一定的保护和隔热作用，但座椅温度仍然过高，达不到制冷降温的效果，特别是在炎热的夏天。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种辐射制冷座椅罩，以解决现有的座椅罩、垫等无法实现制冷降温的效果的技术问题。

具体方案如下：

一种辐射制冷座椅罩，包括由薄膜制成的罩本体，所述薄膜包括依次层叠设置的辐射制冷层、透明平滑层、反射层和保护层，所述辐射制冷层包括由透明聚合物材料制成的薄膜基材以及分散于该薄膜基材内的制冷微粒。

进一步的，所述制冷微粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或碳化硅中的一种或多种。

进一步的，所述制冷微粒的粒径为1-20微米。

进一步的，所述辐射制冷层的厚度为40-75微米。

进一步的，所述透明平滑层的厚度为5-15微米。

进一步的，所述透明平滑层由辐射制冷层的透明聚合物材料的纯料制成。

进一步的，所述透明平滑层和辐射制冷层通过吹膜共挤或流延共挤一同制得。

进一步的，所述透明聚合物材料为聚乳酸。

进一步的，所述反射层为镀铝层或镀银层的一种，其厚度为0.04-0.15微米。

进一步的，所述保护层为二氧化硅镀层，其厚度为0.05-0.2微米。

本实用新型提供的辐射制冷座椅罩与现有技术相比较具有以下优点：本实用新型提供的辐射制冷座椅罩通过辐射制冷层、平滑层和反射层的配合，在对太阳光具有高的反射率的同时，在8-13微米大气窗口波段也具有高的红外发射率，使得座椅罩具有良好的辐射制冷能力，可让座椅在长期的阳光直射条件下仍保持清凉的状态，满足人们舒适的出行需求。

附图说明

图1示出了辐射制冷座椅罩的示意图。

图2示出了薄膜的断面结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示的，本实施例提供了一种辐射制冷座椅罩，其包括由薄膜制成的罩本体1，在本实施例中以该辐射制冷座椅罩为自行车座椅罩为例来进行说明。

本实施例中的罩本体包括了薄膜10和松紧带(图中未示出)，该松紧带缝制在薄膜10周沿的而使该薄膜10形成与自行车座椅相匹配的外形结构。

参考图2，该薄膜10包括依次层叠设置的辐射制冷层100、透明平滑层110、反射层120和保护层130。

其中，辐射制冷层100包括由透明聚合物材料制成的薄膜基材101以及分散于该薄膜基材101内的制冷微粒102。薄膜基材101内分散的制冷微粒102为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或碳化硅中的一种或多种，这些制冷微粒102具有较好的红外发射率，可以起到辐射制冷的效果。

制冷微粒102的外形可以为圆形、椭圆或不规则形状，尺寸优选为1-20微米，尺寸低于1微米，易造成薄膜红外辐射能力下降，尺寸高于20微米，易造成界面散射过大而导致薄膜吸收较多的太阳辐射能量。

在一些实施例中，辐射制冷层100的厚度优选为40-75微米，辐射制冷层100的厚度会影响该薄膜的辐射制冷能力，该厚度低于40微米，薄膜的大气窗口红外发射率过低，而厚度过高，将增加薄膜的太阳辐射吸收率和生产成本。

另外制冷微粒102的比例也很重要，优选地，辐射制冷层100中制冷微粒102占该辐射制冷层的6wt％-18wt％。低于6wt％，易导致大气窗口的红外辐射能力不足，高于18wt％，易导致薄膜界面散射过大而造成薄膜的太阳吸收率过大，并且浓度过高，还会造成薄膜发脆。

在本实施例中，透明平滑层110的作用是在辐射制冷层100的表面上形成光滑的表面，以易于使反射层120平整致密地形成在薄膜上，提升对太阳辐射的反射率。由于辐射制冷层100内分散有制冷微粒102，因此，薄膜基材101成膜后表面的粗糙度较大，不利于反射层120的制备。透明平滑层的厚度优选为5-15微米，厚度低于5微米，填补效果不佳，高于15微米，会加大对太阳辐射的吸收。

其中，透明平滑层110优选采用与薄膜基材101材料相同的透明聚合物树脂纯料，以使该透明平滑层110和薄膜基材101具有高度的相容性，两膜层之间贴合更紧密。而且薄膜基材101和透明平滑层110之间采用相同的透明聚合物树脂材料，两者还可通过吹膜共挤或流延共挤的工艺同时制得，可以简化生产工艺。

在本实施例中，透明聚合物树脂材料优选为聚乳酸，聚乳酸在生产过程无污染，而且其制得的产品可以生物降解，是理想的绿色高分子材料。虽然可降解的材料品种很多，但是聚乳酸作为辐射制冷层基体材料具有不限于以下优点的多重优势：

1)聚乳酸薄膜具有优异的透明性，可与玻璃纸及PET相媲美，优于低密度聚乙烯薄膜10倍，与普通聚丙烯相比也高了2-3倍，因此可以提高辐射制冷薄膜产品的透光率，降低太阳吸收率；

2)极限氧指数较高(LOI＝24-29)，具有良好的阻燃性，燃烧时不释放有毒气体，因此可以使得辐射制冷薄膜产品本身具有一定的阻燃性，提高产品的安全性能；

3)聚乳酸具有优良的物理及力学性能，与PET和双向拉伸聚苯乙烯相似，优于普通的聚乙烯和聚丙烯，因此使得辐射制冷薄膜产品的力学性能得到提高，适用于强度要求较高的运用场合；

4)原料来源广泛，从甘薯、甜菜、玉米等都可获得聚乳酸的原材料乳酸，从而可以大幅压低可降解辐射制冷薄膜的生产成本。

在本实施例中，反射层120对太阳光具有高的反射率，其可为镀铝或镀银的一种，可通过磁控溅射制得。厚度优选为0.04-0.15微米。

在本实施例中，保护层130以对发射层120具有保护作用，以防止外物损伤反射层120而降低其反射的效果。保护层130可为二氧化硅镀层，可通过磁控溅射制得，厚度为0.05-0.2微米。

性能测试

提供相同的三个相同规格型号的自行车座垫，其中第一个座垫罩设本实施例中的座椅罩，第二个座垫罩设市售的座椅罩(牛津布+铝膜)，第三个座垫不加外罩。将三个自行车座垫同时放置在正午阳光直射的露天环境下直晒1小时(环境温度约为33℃，湿度约为42％)，然后将座椅罩取下，测量各座垫的温度。其中，第一个座垫的温度为28℃，第二个座垫的温度为45℃，第三个座垫的温度为54℃，这表面本实施例提供的座椅套具有良好的辐射制冷能力，座椅在长时间的阳光直射条件下仍保持清凉的状态，满足人们舒适的出行需求。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种辐射制冷座椅罩，包括由薄膜制成的罩本体，其特征在于：所述薄膜包括依次层叠设置的辐射制冷层、透明平滑层、反射层和保护层，所述辐射制冷层包括由透明聚合物材料制成的薄膜基材以及分散于该薄膜基材内的制冷微粒。

2.根据权利要求1所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述制冷微粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或碳化硅中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述制冷微粒的粒径为1-20微米。

4.根据权利要求1所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述辐射制冷层的厚度为40-75微米。

5.根据权利要求1所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述透明平滑层的厚度为5-15微米。

6.根据权利要求1所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述透明平滑层由辐射制冷层的透明聚合物材料的纯料制成。

7.根据权利要求6所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述透明平滑层和辐射制冷层通过吹膜共挤或流延共挤一同制得。

8.根据权利要求6所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述透明聚合物材料为聚乳酸。

9.根据权利要求1所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述反射层为镀铝层或镀银层的一种，其厚度为0.04-0.15微米。

10.根据权利要求1所述的辐射制冷座椅罩，其特征在于：所述保护层为二氧化硅镀层，其厚度为0.05-0.2微米。

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