[发明专利]选择性辐射制冷涂料及其复合材料和应用方法

说明书

本发明公开了一种选择性辐射制冷涂料及其复合材料和应用方法。选择性辐射制冷涂料包括具有特殊结构颗粒填料的辐射制冷功能层，用于反射太阳光中的紫外光和/或可见光和/或近红外光，并以红外辐射方式通过大气窗口发射热量，辐射制冷功能层包括棒状结构颗粒填料和辐射制冷功能层树脂，该颗粒填料分布于辐射制冷功能层树脂中。本发明的涂料，对太阳光谱能量的反射率大于等于80％，大气窗口发射率大于等于80％，在常温下能提供100W/m²以上的辐射制冷功率；而且，涂层机械强度高，耐候性能好，具有非常大的实用价值。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种选择性反射和发射的辐射制冷涂料及其复合材料和应用方法。

背景技术

太阳是个巨大的辐射源，太阳光照射到地球上，部分能量被大气吸收，部分被反射回宇宙，由于地球表面吸热，地球上的物体表面温度要比表面上方空气的温度高出许多，而对物体的降温增加了能源的消耗，造成了更多的温室效应气体排放问题。太阳光每分钟辐射能量图谱中，紫外、可见、近红外部分占据的能量分别是6.6％、44.7％、48.7％，如图1所示。

辐射制冷是将宇宙空间作为冷源、地面上物体作为热源建立辐射热传递通道，通过“大气窗口”在不消耗能源的情况下，将热量以特定波段的电磁波辐射方式把地面物体的热量通过地球大气窗口直接传递到宇宙空间，从而达到制冷的目的。

请参考图2，大气窗口是指电磁波通过大气层时较少地被反射、吸收和散射，而那些透射率高的波段，常用的大气窗口有0.3μm～1.155μm、1.4μm～1.9μm、2μm～2.5μm、3.5μm～5μm、7μm～14μm等，这些大气窗口具有较高的透射率。地球表面物体的中红外线可以通过该波段将热量传递给外宇宙空间。

一个理想用于辐射制冷的材料，其光学特性是在大气窗口波段取得很高的发射率，而在窗口之外，具有很低的发射率(即低吸收率)。自然材料一般难以取得这种光学特性。而对于通过材料工程技术进行处理得到的材料，则可能取得选择性的针对大气窗口的光学特性，从而取得在大气窗口波段的高发射率和窗口之外的低吸收率，来有效的进行对物体的辐射降温。

一般节能涂料主要通过在其中加入填料，通过对可见光和近红外波段的太阳光反射率来达到降温目的。存在降温效果有限，机械强度低，耐候性能差，无太大的实用价值等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种选择性辐射制冷涂料，该涂料通过采用特殊的颗粒填料和涂料结构，在紫外光、可见光、近红外光波段即在整个太阳发射能量谱具有高反射率，在大气窗口波长(7μm～14μm)范围具有高发射率。本发明还提供相应的复合材料和应用方法。

本发明第一方面，提供一种选择性辐射制冷涂料，包括辐射制冷功能层，其辐射制冷功能层用于反射紫外光和/或可见光和/或近红外光，并以红外辐射方式通过大气窗口发射热量，所述辐射制冷功能层包括颗粒填料和辐射制冷功能层树脂，所述颗粒填料分布于辐射制冷功能层树脂中。

一种可能的实现方式中，所述辐射制冷功能层的颗粒填料包括第一颗粒填料和第二颗粒填料；所述第一颗粒填料的粒径为0.5μm～40μm，包括第一颗粒填料的辐射制冷功能层具有反射可见光和近红外光的作用；所述第二颗粒填料的粒径为0.01μm～40μm，包括第二颗粒填料的辐射制冷功能层具有反射紫外光和可见光的作用，和以红外辐射方式通过大气窗口发射热量的作用。