[发明专利]一种三维锥形纳米层膜结构、制备方法及其应用在审

专利信息
申请号: 201910170123.2 申请日: 2019-03-06
公开(公告)号: CN109943810A 公开(公告)日: 2019-06-28
发明(设计)人: 蔡博渊;孔阿茹;石鹏;刘民航;褚宪薇;袁小聪 申请(专利权)人: 深圳大学
主分类号: C23C14/30 分类号: C23C14/30;C23C14/58;C23C14/16;C23C14/08;C23C14/10;B82Y40/00;B82Y30/00;F25B23/00
代理公司: 深圳中细软知识产权代理有限公司 44528 代理人: 安秀梅
地址: 518061 广东省深圳市南山区南*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 膜结构 纳米层 三维 制备 二氧化硅 二氧化铪 复合层 辐射冷却 银层 应用 新能源技术开发 辐射冷却装置 二氧化硅层 二氧化铪层 大气辐射 技术缺陷 高效率 双窗口 冷却 引入
【说明书】:

发明属于新能源技术开发领域,尤其涉及一种三维锥形纳米层膜结构、制备方法及其应用。本发明提供一种三维锥形纳米层膜结构,为:二氧化硅‑二氧化铪复合层以及银层,二氧化硅层设置于二氧化铪层的上方;二氧化硅‑二氧化铪复合层的数量大于10层,银层的上方设置有二氧化硅‑二氧化铪复合层。本发明还提供了一种上述的三维锥形纳米层膜结构的制备方法,本发明还提供了一种上述三维锥形纳米层膜结构或上述的制备方法得到的产品在辐射冷却装置中的应用。本发明中,引入三维锥形纳米层膜结构,可实现高性能的双窗口大气辐射,并最终可以实现高效率的被动辐射冷却降温的能力;解决了现有技术中,日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷。

技术领域

本发明属于新能源技术开发领域,尤其涉及一种三维锥形纳米层膜结构、制备方法及其应用。

背景技术

能源危机和环境污染是当今世界面临的两大问题,研究开发低污染、低能耗的新能源、新方法、新技术是一项紧迫的任务。根据热力学原理,自然大容量冷源也可用作能量,例如,地球两极的冰山和深海以下的水就是这样的冷源,但使用受到客观条件的限制,或者成本过高。在没有介质存在的条件下,有温差的两个物体可以以辐射的形式交换能量,最终两个物体的温度相等。宇宙中巨大的空间体积使它成为热的“黑洞”,如果以电磁波的形式从地面向太空释放不必要的热量,就可以达到制冷的目的,辐射冷却就是这样一种无能耗的冷却方式。

地球的大气层有两个高度透明的窗口,范围分别在红外波段8~13μm和16~26μm,大气在处于大气窗口的波段辐射很弱,而在大气窗口外,地球的大气层是高度辐射的。根据普朗克定律,在环境温度(300K左右)下,一个黑体的热辐射峰值刚好处在大气窗口8-13μm范围内,这一特点使得被动辐射冷却机制成为可能。

技术人员对夜间辐射冷却进行理论广泛的研究,并通过各种研究成功地验证了其可行性,提出了用于夜间辐射冷却的聚合物、色素涂料、金属氧化物和气体板以及多层半导体和金属介电光子结构薄膜。然而,最大的冷却需求通常发生在白天的阳光直射的情况,由于入射的太阳辐射,实现日间辐射冷却更具挑战性。

现有技术中,实现日间冷却的方法是用太阳光反射器覆盖冷却器,通过部分透明的屏蔽层(如带有反光颜料和燃料的聚乙烯或乙烯共聚物箔)阻挡不需要的光谱到达冷却器。然而,现有技术的日渐冷却方法虽然可以实现辐射降温的目的,但是在大气窗口没有表现出良好的红外辐射选择性和高性能的红外吸收能力,进而导致净辐射冷却功率不高。

因此,研发出一种三维锥形纳米层膜结构、制备方法及其应用,用于解决现有技术中,日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷,成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种三维锥形纳米层膜结构、制备方法及其应用,用于解决现有技术中,日间冷却的方法存在着净辐射冷却功率较低的技术缺陷。

本发明提供了一种三维锥形纳米层膜结构,所述三维锥形纳米层膜结构为:二氧化硅-二氧化铪复合层以及银层,二氧化硅层设置于二氧化铪层的上方;

所述二氧化硅-二氧化铪复合层的数量大于10层,所述银层的上方设置有若干层所述二氧化硅-二氧化铪复合层。

优选地,所述银层的厚度为120nm~200nm。

优选地,所述二氧化硅层的厚度为1.8μm~2.0μm。

优选地,所述二氧化铪层的厚度为150nm~200nm。

优选地,所述三维锥形纳米层膜结构的底部宽度为10μm~11μm,所述三维锥形纳米层膜结构的顶部宽度为1.5μm~2μm。

优选地,所述三维锥形纳米层膜结构还包括:基片层,所述基片层设置于所述银层的下部,所述基片层为硅片层。

优选地,相邻所述三维锥形纳米层膜结构的间距与单个三维锥形纳米层膜结构的底部宽度相同。

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