[发明专利]从稻壳灰中原位提取二氧化硅微球制备超疏水辐射制冷材料的方法及超疏水辐射制冷材料

说明书

本发明提供了一种从稻壳灰中原位提取二氧化硅微球制备超疏水辐射制冷材料的方法及超疏水辐射制冷材料，属于被动制冷技术领域。为了解决现有方法制备二氧化硅粒径较大、消能多且有污染，二氧化硅涂层附着固定力较弱，易变形脱落的问题。本发明从稻壳灰中碳化处理制取二氧化硅微球，加入乙醇和聚二甲基硅氧烷形成二氧化硅微球乳液，浸泡风干得到辐射制冷柔性材料；再依次进入二氧化硅涂层乳液和PVDF‑HFP/FAS溶液中，高温干燥后得到超疏水辐射制冷柔性材料。本发明将柔性材料浸入二氧化硅微球乳液，使其具有辐射制冷能力，在辐射制冷柔性材料表面涂上一层聚硅氧烷，增强其防水性与抗揉搓性能，制备过程中不需要消耗大量的能源，相对来说更加绿色无污染。

技术领域

本发明涉及被动制冷技术领域，具体而言，涉及从稻壳灰中原位提取二氧化硅微球制备超疏水辐射制冷材料的方法及超疏水辐射制冷材料。

背景技术

随着信息技术的发展，继智能手机后，依托传感器和无线通信技术，将移动设备的部分功能融入传统和无线通信技术，将移动设备的部分功能融入传统的日常穿戴用品的可穿戴技术成为业内关注热点。可穿戴技术颠覆了传统的机器结构形态，将人们在进行信息通信时，被计算机、手机等硬件设备占用多年的双手彻底解放出来，为用户带来了全新的操作体验，是使可移动智能终端能够穿戴于用户身上的新兴技术，其技术载体可以是手环、手表、眼镜、腰带、头盔、手套、运动鞋、衣服等日常穿戴物品，集合日常生活中的社交、办公、医疗、娱乐等多种需求于一体，可随时随地并行地采集、分析大量数据，给出合理规划建议。

与传统的固体和刚性电子导体相比，柔性/可拉伸器件由于其可控的机械性能，轻巧的重量以及易于与人体皮肤融合而受到广泛关注。但是，在重复变形过程中，柔性器件中会产生大量热量，散热能力也会随之下降。热量的增加将对可伸缩电子设备的安全性和可靠性构成威胁，甚至导致它们在结构上失效并变得无法使用。

传统的辐射制冷材料主要利用二氧化硅进行制备，但现有方法制备的二氧化硅粒径较大，需要消耗大量的能源，并且会造成一定的污染，违背了绿色能源的初衷，我们尝试在自然界中寻找突破口，希望找到一种清洁的且耗能较少的方法制备二氧化硅微球。

经过不断的深入研究发现，硅元素是多种植物生长的必需元素，在部分植物中硅元素是以游离态二氧化硅形式存在的，水稻中二氧化硅的含量较高，在稻壳中最大可达35％，二氧化硅在稻壳中被纤维素包裹(限域)，附着于木质素上将稻壳制成稻壳灰后，其含量会进一步提高，而且其中二氧化硅形态不会发生改变。现有技术中利用稻壳灰制备二氧化硅或二氧化硅复合材料，再制成辐射制冷膜附着在需要制冷的器件或材料上，但由于二氧化硅具有一定的亲水性，且二氧化硅涂层与需要辐射制冷的器件或材料之间的附着固定力较弱，容易随着使用时间的推移或在重复变形中脱落。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

为了解决现有方法制备的二氧化硅粒径较大，需要消耗大量的能源，并且会造成一定的污染，且二氧化硅具有一定的亲水性，二氧化硅涂层与需要制冷的器件或材料之间的附着固定力较弱，容易随着使用时间的推移或在重复变形中脱落的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本发明提供了一种从稻壳灰中原位提取二氧化硅微球制备超疏水辐射制冷材料的方法，包括以下步骤：

(1)制备二氧化硅微球：取30-40g稻壳灰，与4wt％的NaOH溶液按照质量比为1:5-10的比例混合均匀，加热至90-110℃回流2-3h，趁热过滤，将滤液转移至碳化管；将碳化管置于90-95℃的恒温装置中，在碳化管内通入氮气或模拟石灰窑气进行碳化反应85-95min，碳化后将温度降至室温下陈化2-4h，再次过滤，将过滤后的滤饼用水洗涤至pH值呈中性，升温至110-130℃干燥11-13h，得到二氧化硅微球；