[发明专利]一种高掺杂辐射制冷复合纤维及其织物的制备方法

说明书

本发明涉及一种高掺杂辐射制冷复合纤维及其织物的制备方法，包括制备辐射制冷复合材料，所述辐射制冷复合材料包括聚合物基底材料和无机微纳颗粒；制备包含所述辐射制冷复合材料的纤维预制棒；将该纤维预制棒进行热拉制，制得辐射制冷复合纤维。本发明利用热拉制的方法制备可高浓度掺杂微纳颗粒的辐射制冷复合纤维及织物，通过调控纤维预制棒的宏观结构和形状，可制备出具有多种复杂结构的复合纤维，并实现径向和角向任意浓度分布；该纤维不仅具有优异的辐射制冷性能和力学性能，且制备方法简单，可连续大规模制备，适合工业方法应用，同时可根据自己需求设计不同材料。

技术领域

本发明涉及一种辐射制冷领域，特别是涉及一种辐射制冷复合纤维及其织物的制备方法。

背景技术

能源推动着文明发展进步，我们享受的现代化生活无不建立在能源消耗的基础之上。但能源的高消耗会造成温室气体的过度排放，导致全球变暖，扰乱气候平衡。全球变暖不仅带来威胁到人类的健康高温极端天气，还限制了工业劳动力和生产力的发展。据美国能源部和国家能源局统计，建筑空间供热和制冷消耗了全球15％的电力和产生了全球10％的温室气体排放，是住宅和商业能源消耗的主要部分。随着“温室效应”和全球变暖的加剧，对制冷的能源需求日益增加，到2050年，对冷却系统的需求预计将增长10倍，这导致了大量的能源消耗，并进一步对人类可持续发展构成巨大挑战。面对巨大的能源消耗问题，人们希望寻求有效和经济的方式为人体提供局部降温，而不将多余的电力浪费在整个建筑上，实现零能耗和零污染的个人热舒适。

辐射制冷技术通过材料的选择和结构的设计，使物体在在太阳辐射(0.3μm-2.5μm)波长范围实现高反射率，极大阻挡人体通过太阳辐射的热量输入，在人体热辐射波段(7μm-14μm)实现高发射率，从而将人体的热辐射损失最大化，有效地实现了零能耗降温的目的，具有重要的节能意义。

尽管辐射制冷已逐渐成为研究热点，但现有辐射制冷材料及其制备方法要应用于人体降温织物仍具有一定的局限性。

美国哥伦比亚大学Yuan Yang教授团队基于相位反转的方法制备分级多孔P(VdF-HFP)涂层，涂层内含5μm的微孔和50-500nm的纳米孔，约300μm厚的P(VdF-HFP)分级多孔涂层实现了96％的高太阳光反射率和97％的高热发射率，在阳光下测试被动辐射制冷性能可使温度下降～6℃。在中国发明专利CN110041735A中公开了一种光谱选择性白天辐射制冷涂层材料，利用银作为反射层材料，镀设有氮化硅层(Si₃N₄)的氧化铝单晶作为红外发射层。此涂层材料由保护层、反射层和红外发射层组成，在太阳辐射波段的平均反射率大于0.95，且通过调节氮化硅的厚度在通过可实现发射率0.6-0.9的变化，具有较好的光谱选择性，结构简单且制冷效果显著。尽管上述涂层材料能够以涂覆的方式用于建筑物、交通工具或是服装等生活用品的外表面，具有良好的辐射制冷效果，但由于涂层透气性差，无法直接应用于人体热舒适调节。另一种辐射制冷涂层(CN 110628325A)由反射隔热层以及罩面保护层组成，反射隔热层包括耐高温基材、耐高温辐射制冷颜料以及其他助剂，保护层包括二氧化钛溶胶以及硅溶胶，此发明制备的涂层对可见光以及红外光具有大于80％的反射率，并在大气窗口波段具有大于80％的红外发射率，且对紫外线起到阻隔作用，能够在温度为-40℃-500℃的环境中长期使用。尽管涂层材料具有辐射制冷性能，能够为物体提供散热和抗紫外的保护作用，但其不具备可穿戴性，无法用于人体的局部降温。