[发明专利]一种纤维素基辐射调温材料的制备方法

说明书

本发明属于节能材料技术领域，具体涉及一种纤维素基辐射调温材料的制备方法，包括以下步骤：将纤维素材料均匀分散在溶剂中，对纤维素材料进行功能化改性得到功能化改性纤维材料素分散液；将功能化改性纤维素材料分散液进行化学交联获得纤维素基凝胶；将相变材料封装在纤维素基凝胶中，干燥后得到所述纤维素基辐射调温材料。本发明以可再生的纤维素为基础制备辐射调温材料，在相变材料优异的储释热能力和纤维素基体辐射制冷特性的协同作用下，可实现优异的辐射调温效果；制备工艺简单、成本低廉且环保无毒，在建筑节能等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于节能材料技术领域，具体涉及一种纤维素基辐射调温材料的制备方法。

背景技术

据统计，全世界有30％的能源消耗来自于建筑能耗，其中空调制冷等室内温度调节手段能耗占比最大，约占建筑总能耗的2/3。然而，随着社会的发展，传统能源的急剧消耗及其带来的环境污染问题逐渐成为全世界面临的巨大挑战。同时，随着全球变暖加剧和人们对生活品质越来越高的要求，开发一种被动式、低能耗以及环境友好的智能调温材料有重大的现实意义。

在外界环境温度变化时，相变材料可以通过自身物相变化来实现可逆的热量存储与释放，以达到温度调控的目的，并在智能建筑、智能调温纺织品、太阳能热利用、生物医药、军事以及电子器件热管理等领域展现出巨大的应用前景。常用的有机类相变材料包括高级脂肪烃类、醇类、脂肪酸或其酯等。它们具有能量密度高、便宜易得、环境友好、循环使用寿命长、相变温度可调等优点，但是它们通常是固液相变材料，在相变过程中有液体产生，材料形状难以控制，易出现泄露等问题；另一方面，在白天，特别是在炎热的夏季，相变材料的储能能力有限，难以在太阳辐射强烈且持续时间较长情况下实现环境温度的调控，这些局限性限制了它们的实际应用。

纤维素是地球上含量最多、分布最广的天然高分子材料之一，它廉价易得、绿色可再生、良好的生物可降解性和相容性，具有大量反应性基团有利于化学改性等。在纺织、建筑工程、造纸和食品等传统领域具有广泛的应用，并在先进功能材料领域表现出巨大的研究和应用价值。有人采用纤维素接枝相变材料的方法制备了纤维素基相变材料(CN102504186 B，CN 110257010 B)，但是这种方法通常相变材料接枝率不高，材料相变调温效果较差；有人通过构筑水凝胶的方法制备纤维素基相变材料(CN 106675527 B)，然而常见的有机相变材料难以溶解在水系体系中，这限制了它的应用；此外，还有人通过纤维素与其他高导热的材料复合构筑气凝胶(CN 109517221 B)，如石墨烯等，这一方面极大地提升了成本，另一方面使得纤维素气凝胶基体失去了它隔热的作用，这不利于其在建筑隔热调温领域的应用。

近年来，辐射制冷技术作为绿色环保的被动式制冷方式在节能领域表现出巨大的应用潜力，其原理是通过调控材料的辐射特性，使其能够大量反射太阳光，即在太阳光波段(0.3-2.5μm)具有高的反射率，减少热量的吸收；同时通过自身辐射自发地通过大气窗口辐射热量至外太空，即在大气红外透射窗口(8-13μm)波段具有高辐射率，从而与外太空交换热量，达到降低材料温度的目的。但目前研究较多的超材料或者光子晶体等辐射制冷材料制作成本较高，生产过程中往往需要使用复杂昂贵的加工设备，不利于工业化应用。

最近，研究人员发现纤维素材料拥有优异的反射太阳辐射的能力和强烈的中红外波长发射性能，表现出出色的辐射制冷特性。因此，以纤维素材料为基体构筑具有三维多孔结构的气凝胶，通过气凝胶的网络结构可显著提升相变材料的负载量，另一方面，三维的限域结构能有效解决相变材料易泄露的缺陷，此外，纤维素气凝胶具有较低的热导率，可起到良好的隔热效果，更重要的是，纤维素材料固有的光学特性能实现全天候的辐射制冷，通过与相变材料的复合，可开发出兼具相变储能和辐射制冷双功能特性的新型高性能辐射调温材料，对于节能降耗以及可再生资源的开发利用具有重要的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种纤维素基辐射调温材料的制备方法，以简单和低成本的方法合成兼具相变储能和辐射制冷双功能特性的新型辐射调温材料。