日间辐射制冷材料磷酸铝的固相合成及其结构性能

辐射制冷技术因不需要任何能量输入且无污染等特点具有广阔的应用前景,但是高成本复杂的辐射制冷材料的制备工艺阻碍了这项技术的发展.采用低成本高效益的一步固相法合成了三斜晶系与立方晶系复合晶系的磷酸铝材料,该材料在太阳光波段内的平均反射率达到97.65%,在大气窗口(8~13μm)范围内的平均发射率为0.88.在日间辐射冷却实验中,这种复合晶系磷酸铝材料在阳光直射条件下的最佳冷却效果可以使环境温度降低6℃左右.将磷酸铝材料应用于陶瓷坯体中,通过冷却实验表明,加入AlPO_(4)的陶瓷坯体使环境温度降低4℃,与未加入磷酸铝的陶瓷坯体的冷却效果相比降低了约2℃.本研究对磷酸铝辐射制冷材料的推广应用具有重要的指导意义.

被动式日间辐射制冷超疏水涤纶织物的制备及其性能

为了获得具有制冷性能的超疏水织物,利用含氟硅烷和环氧硅烷对SiO_(2)粒子进行改性,通过浸涂的方式将改性粒子整理到涤纶织物上,并喷涂聚二甲基硅氧烷交联成膜;对整理前后涤纶织物的表面形貌和结构进行分析,探究不同涂覆量下有机-无机复合涂层织物的光谱特性,并考察复合涂层织物的制冷性能和疏水性能。结果表明:当涂覆量为29.67mg/cm2时,复合涂层织物的太阳光反射率为94.3%,中红外发射率为91.2%;在户外太阳直射下,相比原始涤纶织物最高可降温度为2℃,比测试箱体内环境温度最高可降温8.2℃;复合涂层织物的静态水接触角为151.4°,滚动角为6.1°;经过100次摩擦后,静态水接触角下降至147.8°。该超疏水织物具有优异的自清洁性能和较好的耐摩性,在高温节能、辐射制冷领域具有广阔的应用前景。

串珠结构PVDF/SiO_(2)纳米纤维膜的构建及日间辐射制冷性能

日间辐射制冷材料因不需要能源输入,仅依靠大气窗口便可将热量发送到外太空实现降温,在房屋遮盖物、车罩、降温服饰等领域显示优异的应用潜力。试验选择红外高发射的聚偏氟乙烯(PVDF)和二氧化硅(SiO_(2))球作为高发射基质材料,利用静电纺丝方法构建具有串珠结构的PVDF/SiO_(2)纳米纤维膜。相较常规的纤维结构,串珠结构PVDF/SiO_(2)纳米纤维膜中纤维直径分布较宽,可提高Mie散射强度,且粒子的掺杂增加了光的散射次数,使得太阳光反射率高达97.15%;同时,PVDF和SiO_(2)固有的红外高吸收性能可赋予纤维膜高达97.80%的中红外发射率,呈现优异的日间辐射制冷性能。在太阳光照射下,PVDF/SiO_(2)纳米纤维膜表面温度显著低于环境和其他纺织品的表面温度,并在人体热管理和物体降温方面表现出优异的应用能力。

竹纤维基日间被动辐射制冷膜的制备与性能

为缓解高温天气带来的负面影响,可采用经济节能的冷却材料。以天然竹为原料,采用两步法进行脱木质素处理,通过喷涂法引入SiO_(2)粒子,并根据纤维素和SiO_(2)粒子的多级结构和辐射特性,制备具有日间被动辐射制冷性能的降温材料竹纤维/SiO_(2)复合膜;对竹纤维/SiO_(2)复合膜进行结构表征,探究其光谱特性及降温性能。结果表明:SiO_(2)成功引入竹纤维膜中;与原竹相比,竹纤维/SiO_(2)复合膜的太阳光反射率提高至90.1%;竹纤维/SiO_(2)复合膜在大气窗口范围内的红外发射率约97.9%;在户外条件下,辐照强度为546 mW/cm~2时,竹纤维/SiO_(2)复合膜与原竹相比可降低温度约7.8℃,红外热成像也证明竹纤维/SiO_(2)复合膜具有良好的降温性能。该竹纤维/SiO_(2)复合膜有较好的降温效果,具有较大应用潜力。

具有日间被动辐射制冷功能的超疏水锦纶6织物的制备及性能研究

高温环境将严重威胁户外工作人员的身体健康,且降低户外纺织用品的使用寿命。文章将改性SiO_(2)粒子和有机硅醇酸树脂-含氟丙烯酸酯(FASAR)乳液先后喷涂整理织物,并通过添加三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯交联剂(XR-100)在室温交联成膜,最终制得具有日间被动辐射制冷(PDRC)功能的超疏水锦纶6织物,研究了不同涂覆量的FASAR/SiO_(2)对织物的降温及疏水性能的影响。结果表明:当织物表面涂覆量为11.2 mg/cm^(2)时,其反射率可达92%,发射率为98%。当光照强度为1012 W/m^(2)时,相比于未整理的织物其最高可降温3.0℃,同时比环境温度下降5.0℃,且具有自清洁的效果。

ZnO掺杂MgHPO_(4)·0.78H_(2)O涂层用于日间辐射冷却研究

物体以热辐射的方式通过大气窗口(8-13μm)与外太空(~3 K)进行能量交换,这为日间辐射提供了可能性。以无水氯化镁作为镁源,焦磷酸钠作为磷源,氧化锌作为锌源,采用两步水热合成法合成ZnO掺杂的MgHPO_(4)·0.78H_(2)O粉体,再以聚乙烯醇(PVA)作为成膜剂制备出ZnO掺杂的MgHPO_(4)·0.78H_(2)O的辐射制冷涂层,研究涂层的日间辐射冷却性能。结果表明,Mg:P:ZnO摩尔比为1∶1∶0.5的粉体对太阳光谱平均反射率高达93%,大气窗口(8~13μm)平均发射率为91%,较未掺杂ZnO的MgHPO_(4)·0.78H_(2)O粉体太阳光谱(0.3~2.5μm)反射率提高了3%,近红外(0.76~2.5μm)反射率提高了7%。0.5-ZnO涂层在高湿地区可实现低于环境空气温度3℃的日间辐射冷却,这为辐射制冷涂层在高湿地区的应用提供了一定的参考。