[发明专利]一种高热导率薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高热导率薄膜及其制备方法与应用，包括聚合物基质和分散在聚合物基质中的光子结构纳米片；所述聚合物基质为具有高光反射率和高红外发射率的有机高分子聚合物；添加量为30‑85％，优选为50‑80％。该高热导率薄膜具有较好的辐射冷却效果，可以大幅度降低室外物体的表面温度，且不消耗能量，比较适合亚环境和高温环境中物体的辐射冷却。

技术领域

本发明涉及室外物体辐射冷却散热材料技术领域，具体涉及一种高热导率薄膜及其制备方法与应用，高热导率薄膜可应用于亚环境和环境以上的辐射冷却。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

电力装备散热，建筑制冷以及电子器件的热管理消耗了大量的能源，进一步加剧了温室气体的排放，影响了人类社会的可持续发展。因此，世界各国的研究者们都在寻找新型、低能耗的冷却技术。辐射冷却可以通过大气窗口(8-13μm)自发地将热量消散到外层空间，且没有任何能量消耗或二氧化碳释放。目前可以通过设计材料的太阳光谱高反射率、大气窗口高发射率的光谱选择性光子结构，实现日间亚环境辐射冷却。

但对于许多其他冷却需求高的实际应用，如数据中心、车辆、和通信基站等，由于巨大的内部热量产生(即高于环境的冷却)，经过冷却的物体的温度通常高于环境温度。然而，传统的冷却方法(如空调)进一步加剧了温室气体排放，造成能源短缺，环境恶化等一系列问题。

面对温度比室外温度高的物体，在利用红外热发射进行辐射散射的同时，其辐射冷却涂料自身的低导热性会阻碍物体向外散热，影响了涂料在散热要求高的室外物体中的应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高热导率薄膜及其制备方法与应用。该高热导率薄膜具有较好的辐射冷却效果，可以大幅度降低室外物体的表面温度，且不消耗能量，比较适合亚环境和高温环境中物体的辐射冷却。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种高热导率薄膜，包括聚合物基质和分散在聚合物基质中的光子结构纳米片；

所述聚合物基质为具有高光反射率和高红外发射率的有机高分子聚合物；添加量为30-85％，优选为50-80％。

所述光子结构纳米片的材质为具有高光反射率和低热阻的无机介电材料；添加量为10-50％，优选为20-40％。光子结构纳米片尺寸为100-500nm，优选为200-350nm。

所述薄膜厚度为50-400μm，优选为150-300μm。

第二方面，本发明提供所述高热导率薄膜的制备方法，包括如下步骤：

将光子结构纳米片分散到有机溶剂中，得悬浊液；

向悬浊液中加入有机聚合物主剂和交联剂，混匀得复合溶液；

将制得的复合溶液流延法制湿膜；

将湿膜固化干燥成膜。

第三方面，本发明提供高热导率薄膜在用于降低室外物体表面温度中的应用。

上述本发明的一个或多个实施例取得的有益效果如下：

在聚合物薄膜基质中分散加入的光子结构纳米片(如h-BN)具有恰好高于阳光能量的带隙，使其在阳光波段没有吸收，具有高折光率，使其与聚合物基体形成较大的折光率差异，有利于提高对阳光的散射效率。同时，光子结构纳米片具有高导热率(＞400Wm^-1K^-1)，使其可以有效提升材料的整体导热率。

h-BN具有独特的2D形状，使得h-BN在较低填料含量下就可实现更高的阳光反射率，且使材料整体的导热率大幅提升。