[发明专利]一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用，属于辐射制冷技术领域。为解决现有日间辐射制冷材料制备工艺复杂、辐射制冷效果差的问题，本发明提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，含有包括太阳光反射粒子和大气窗口波段发射粒子的功能性填料。本发明将具有不同粒径的功能性粒子引进到辐射制冷涂料中，将功能性粒子粒径控制在与最佳响应波段相当，利用不同类型粒子对不同波长的响应能力实现散射/发射峰相叠加，提高涂层对光谱能量的选择性反射和选择性发射，拓宽太阳光及大气窗口波段的辐射范围，太阳光波段反射率可达98％，能够将地面热量最大程度上辐射至外部太空，从而提高可涂层的制冷效果。

技术领域

本发明属于辐射制冷技术领域，尤其涉及一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用。

背景技术

地球大气层是包括N₂，O₂，CO₂，水蒸气等在内的多种气体的混合，可以吸收、散射和发射电磁波，在天空明净的情况下地球大气拥有一个透明的辐射窗口，该窗口的波长范围覆盖8-13μm。处于此波长范围内的电磁波可以直接穿透大气层到达宇宙空间，只有很少一部分会被吸收。被动日间辐射制冷材料是一种新的环保制冷技术，能够通过“大气窗口”波段(8-13μm)将电磁波辐射到深空，同时还能强烈反射0.3～2.5μm的太阳辐照度，利用太阳光波段的高反射与大气窗口的高发射降低辐射制冷材料表面的温度，使其低于环境温度。

日间辐射制冷技术具有巨大的节能减排潜力，具有良好的大规模应用前景。但现有辐射制冷材料存在制备工艺复杂，辐射制冷效果差的问题。如中国专利申请CN201810952183.5公开了一种具有自清洁功能的辐射制冷涂层，其缺点是仅考虑了红外波段的特性，缺乏太阳光波段的优化。CN202111392942.5公开了一种高性能辐射制冷无机多层膜，采用磁控溅射制备了四层膜结构的辐射制冷材料，其缺点是制备工艺复杂，常规手段难以获得。CN201910607455.2公开了一种选择性辐射制冷涂料及其复合材料，其缺点是粒径选择范围广且缺乏理论设计依据，太阳光谱能量的反射率仅为90％左右。

发明内容

为解决现有日间辐射制冷材料制备工艺复杂、辐射制冷效果差的问题，本发明提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用。

本发明的技术方案：

一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，含有包括太阳光反射粒子和大气窗口波段发射粒子的功能性填料，所述太阳光反射粒子和大气窗口波段发射粒子的质量比为10:1～10；所述太阳光反射粒子包括太阳光可见光发射粒子和太阳光近红外反射粒子，所述太阳光可见光发射粒子和太阳光近红外反射粒子的质量比为10:1～100；

所述太阳光可见光反射粒子的粒径为0.1～1μm，跨越两个数量级；

所述太阳光近红外反射粒子的粒径为1～10μm，跨越两个数量级；

所述大气窗口波段发射粒子的粒径为2～20μm，跨越两个数量级；

进一步的，具体包括如下质量份的组分：太阳光反射粒子20～50份、大气窗口波段发射粒子5～20份、溶剂15～50份、分散剂0.1～5份、流平剂0.1～5份、成膜助剂0.1～5份、增稠剂0.1～5份和基料20～40份。

进一步的，所述太阳光可见光反射粒子为TiO₂粒子、CaCO₃粒子、BaSO₄粒子、SiO₂粒子或云母粉中的一种或几种的组合,太阳光可见光反射粒子的粒径分布与可见光波长相当，对可见光波段的吸收极小，用于反射可见光辐射；