[发明专利]一种无能耗自适应控温涂层材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种无能耗自适应控温涂层材料及其制备方法和应用，该涂层材料是以聚合物多孔膜为底层，其上设有热致变色薄膜。其制备方法包括：以聚合物、溶剂、非溶剂为原料制备光谱选择性多孔薄膜；以热致变色微胶囊、聚合物、固化剂、溶剂为原料在光谱选择性多孔薄膜上形成热致变色薄膜，得到上述涂层材料。本发明无能耗自适应控温涂层材料，具有能随环境温度变化而自动切换冷却/保温功能，可以通过感知环境温度自主实现夏天的制冷和冬天的制热，且整个控温过程无需耗费任何能源，大大节约能耗，有着很高的使用价值和很好的应用前景，其制备方法具有简单易行、生产成本低、成膜效率高等优点，适合于制备大面积涂层材料，利于工业化应用。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种无能耗自适应控温涂层材料及其制备方法和应用。

背景技术

被动式辐射冷却是材料利用其在大气窗口波段的强红外辐射能力，将自身热量抛向寒冷外太空而实现降温的一种方式，这种降温方式无需能耗，因此可以有效缓解当下的能源危机和温室效应。研究表明，辐射冷却理论上可以实现58℃的降温效果，但前提是材料必须具备严格的光谱选择性，即仅100％吸收8～13μm波段的红外热，对其他波段特别是太阳光波段的入射光要100％反射。近年来，为了获得具有光谱选择性的热管理材料并解决材料的大面积制备难题，各种基于无序介质的多波段光谱调控材料逐渐兴起，特别是多孔聚合物膜、粒子填充聚合物膜等等，这些辐射冷却涂层能方便地应用到各种现有的建筑上，达到良好的被动制冷效果。虽然辐射冷却涂层具有显著的降温潜力，但它们不适用于所有季节和一天中的所有时间。例如，在寒冷的冬季强烈的太阳反射性能反而会增加建筑的供暖负荷，对于冬冷夏热地区的建筑节能是不利的。为此，研究人员提出了一种双层智能温控涂层材料，包括刺激响应性多孔层以及与刺激响应性多孔层结合在一起的热转化基层，通过外界刺激(主要是指机械力刺激)实现面层(刺激响应性多孔层)在多孔和实心之间的转化，进而实现对可见光反射与透过的可逆调节，具体为，当施加拉力时，面层变为多孔，可反射太阳光，同时底层(热转化基层)的辐射热也可顺利透过面层发散出去，实现制冷，当施加压力时，面层变为实心，对太阳光透明，底层光热剂吸收太阳光后通过光热转换作用将光能转化为热能，实现集热。虽然上述的双层智能温控涂层材料可以实现对温度的控制，但是需要借助机械力刺激才能实现制冷与制热之间的转换，仍然存在能耗，而且缺乏对环境温度变化的感应和自发调控，不具备随环境温度变化而自动切换冷却/保温功能。因此，获得一种能随环境温度变化而自动切换冷却/保温功能的涂层材料是十分迫切的，且具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能随环境温度变化而自动切换冷却/保温功能的无能耗自适应控温涂层材料及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种无能耗自适应控温涂层材料，所述无能耗自适应控温涂层材料是以光谱选择性多孔薄膜为底层，所述光谱选择性多孔膜上设有热致变色薄膜；所述光谱选择性多孔薄膜为聚合物多孔膜。