温度与尺寸效应对冷却辐射膜热学性能的影响

冷却辐射膜是一种零能耗、零排放的辐射制冷薄膜,但尺寸效应和温度对其传热性能的影响机理尚不明晰。在动力学理论的基础上,采用数值计算方法提出金属平均自由程的计算公式,并通过引入温度变量改进宏观热输运模型;基于不可逆热力学计算微观热导率,对比分析修正后的宏观热导率,并利用玻尔兹曼声子散射理论阐释温度与尺度效应对热导率的影响机理。结果表明:宏观、微观状态下薄膜热导率随温度的变化趋势是相反的;随着温度的升高,微观热导率增大,出现明显尺寸效应的临界尺寸减小;当温度为40 K时,其临界尺寸约为50μm,而当温度为300 K时,其临界尺寸约为1μm,因此适当调控微纳结构尺寸和环境温度可以有效地提升冷却辐射膜的热学性能。

含SiO_(2)/SiC可昼夜降温辐射冷却膜的制备与实验研究

随着全球对制冷能源需求的增大,能源和环境问题也愈加严峻。辐射冷却作为一种节约能源、环境友好的新技术,其应用研究有着重要的意义。本工作制备了添加SiO_(2)/SiC可昼夜降温的辐射冷却膜,并对其进行性能测试,采用正交实验方法探究了辐射冷却复合膜中添加的二氧化硅、碳化硅的体积分数和薄膜厚度对发射率的影响,得到以上因素对薄膜发射率影响的显著性规律:膜厚>SiC体积分数>SiO_(2)体积分数。在SiO_(2)和SiC的填充体积分数分别为8%和1%且复合薄膜厚度大于60μm时,复合膜的发射率高于0.9。为了在白天达到更好的降温效果,采用电子束蒸镀制备复合膜表面反射层,对不同厚度的Ag反射层进行了分析,得到厚度在200~600 nm时,反射层的反射效率能达到90%以上。利用自行搭建的实验装置进行了复合膜的昼夜降温测试实验,以纯PET薄膜表面温度变化作为参照,制备的辐射冷却膜夜间降温达到10℃,白天正午的降温也能达到5℃。