一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法及装置

本发明涉及木材改性领域，尤其涉及一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法及装置。

背景技术：

1、木材已使用数千年，在四大建筑材料(木材、塑料、钢铁、水泥)中唯一的生物质天然绿色材料，由于木材的经济和环境优势，使木材成为了一种重要的可持续建筑材料。目前，基于木材单一化学改性的脱木素辐射制冷木材是一种被动式节能方式，无法利用能源主动式产生能量；对于气候条件要求严格，须在晴天条件下才能实现较好的辐射冷却效果，能源使用方式单一。

2、而辐射制冷是一种有效的被动冷却技术，将辐射制冷与木材结合，可有效实现被动式建筑节能。通过设计针对木材化学结构、后处理及表面改性的综合改性技术，在辐射制冷木材基础上，开发了水滴发电木材，使得在晴天不使用空调等制备设备下达到木材降温的目的，在雨天通过液滴撞击木材使得木材产生电能，开发了一种用于全气候的新型节能木材，在“低能耗”木材建筑基础上通过水滴可再生能源实现“零能耗”木材建筑目标。

技术实现思路

1、为了克服目前基于木材单一化学改性的脱木素辐射制冷木材是一种被动式节能方式，无法利用能源主动式产生能量；对于气候条件要求严格，须在晴天条件下才能实现较好的辐射冷却效果，能源使用方式单一的缺点，本发明提供一种木材化学结构与表面改性的新工艺，可同时实现高性能协调辐射制冷与水滴发电全气候节能木材的构筑，以期达到该新型木质绿色建筑材料在全气候下的节能减排的可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法及装置。

2、一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法，对木材进行脱除木质素处理，再对其进行疏水处理，得到协同辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材。

3、进一步地，还包括有以下步骤：

4、步骤1：全气候节能木材预处理：将锯切好的巴沙木[规格(l×t×r)：50mm×50mm×1mm](包括但不限于巴沙木，适用种类为椴木、杨木、泡桐等常见树种)进行超声清洗预处理，将木材浸泡于无水乙醇中超声清洗10min，去除木材表面的杂质和污染物，将清洗后的木材放置于真空干燥箱中进行干燥，干燥后的木材放于室内环境下平衡；

5、步骤2：全气候节能木材脱除木质素处理：亚氯酸钠溶液质量范围为1％～2.5％，加热处理时间根据木材树种、木材厚度进行变化，直至木材颜色变为白色；

6、进一步地，将质量分数为2.5％的亚氯酸钠逐滴滴加冰醋酸至溶液ph为4.6，配置成混合均匀的反应液；将步骤1木材浸于该溶液中，在80℃下加热处理6h，直至木材颜色变为白色；

7、步骤3：全气候节能木材脱水处理：将步骤3的木材捞出，先在无水乙醇中浸泡，然后转入体积比为1:1的乙醇丙酮的混合溶液中浸泡，最后使用丙酮浸泡，每步重复3遍，最后置于烘箱干燥；

8、步骤4：全气候节能木材疏水处理：所选用的疏水试剂为氟硅烷fas试剂，如全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟十癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷等或者疏水试剂为pdms、ecoflex、pet、pvf、ptfe、p(vdf-hfp)、poss聚倍半硅氧烷等，通过木材羟基作用与木材之间产生化学键合的化学处理，或低表面能聚合物的涂层处理。

9、进一步地，配置聚二甲基硅氧烷(pdms)，主剂和固化剂以重量10：1的这里想说的是比例均匀混合，将混匀后的pdms放入真空干燥箱中，抽取箱内空气抽至极限真空度，对pdms进行抽取真空处理，直至pdms气泡完全消除，将消除气泡的pdms刮涂于步骤4)木材表面，在75℃下干燥3h；

10、步骤5：将导电的铝胶带(规格为50mm×1mm×0.1mm)贴于木材上表面，规格为40mm×40mm×0.1mm的铝胶带贴附于步骤4)木材下表面，得到辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材。

11、一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置，包括有蓄水框、支架、立柱、连接一号和蓄水桶，蓄水框的后部上侧连接有支架，支架用于固定本功能型木材，蓄水框的后部上侧连接有立柱，立柱的上部连接有连接一号，连接一号上连接有蓄水桶，蓄水桶位于支架的上侧，蓄水桶内水滴落下，使得水滴撞击木材产生电能。

12、进一步，还包括有调速轮、储存球和连接二号，立柱的下部连接有连接二号，连接二号上连接有储存球，储存球的上部安装有调速轮，控制调速轮从而调节储存球滴水速度。

13、进一步，还包括有水泵和水管，蓄水框的右侧连接有水泵，水泵与蓄水桶之前连接有水管。

14、进一步，还包括有控制器、浮球和感应块，蓄水桶的上侧安装有控制器，控制器与水泵通过电性连接，蓄水桶的内侧滑动式连接有浮球，蓄水桶的上部内侧安装有感应块，感应块与控制器通过电性连接。

15、进一步，连接一号和连接二号与立柱之间均通过螺栓固定。

16、进一步，支架从后往前倾斜向下设置。

17、有益效果为：1、本全气候绿色节能木材，比未处理木温度降低3.1℃，有明显的辐射制冷效果；此全气候绿色节能木材，由亲水状态变为疏水状态，静态接触角为162℃，一滴水与该全气候绿色节能木材摩擦接触，产生300v开路电压，10μa短路电流，综上所述，本全气候绿色节能木材在全气候情况下总的节能功率显著高于单一辐射制冷建筑材料与雨水发电材料，对城市的整体节能效率提升巨大。

18、2、本可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置

技术特征：

1.一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法，其特征在于，对木材进行脱除木质素处理，再对其进行疏水处理，得到协同辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材。

2.根据权利要求1所述的一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法，其特征在于，还包括有以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置，其特征在于，蓄水框(1)、支架(2)、立柱(3)、连接一号(4)和蓄水桶(5)，蓄水框(1)的后部上侧连接有支架(2)，支架(2)用于固定本功能型木材，蓄水框(1)的后部上侧连接有立柱(3)，立柱(3)的上部连接有连接一号(4)，连接一号(4)上连接有蓄水桶(5)，蓄水桶(5)位于支架(2)的上侧，蓄水桶(5)内水滴落下，使得水滴撞击木材产生电能。

4.根据权利要求3所述的一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置，其特征在于，还包括有调速轮(6)、储存球(7)和连接二号(8)，立柱(3)的下部连接有连接二号(8)，连接二号(8)上连接有储存球(7)，储存球(7)的上部安装有调速轮(6)，控制调速轮(6)从而调节储存球(7)滴水速度。

5.根据权利要求4所述的一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置，其特征在于，还包括有水泵(9)和水管(10)，蓄水框(1)的右侧连接有水泵(9)，水泵(9)与蓄水桶(5)之前连接有水管(10)。

6.根据权利要求5所述的一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置，其特征在于，还包括有控制器(11)、浮球(12)和感应块(13)，蓄水桶(5)的上侧安装有控制器(11)，控制器(11)与水泵(9)通过电性连接，蓄水桶(5)的内侧滑动式连接有浮球(12)，蓄水桶(5)的上部内侧安装有感应块(13)，感应块(13)与控制器(11)通过电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置，其特征在于，连接一号(4)和连接二号(8)与立柱(3)之间均通过螺栓固定。

8.一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的装置，其特征在于，支架(2)从后往前倾斜向下设置。

技术总结本发明涉及木材改性领域，尤其涉及一种可用于辐射制冷与水滴发电节能木材的制备方法及装置，对木材进行脱除木质素处理，再对其进行疏水处理，得到协同辐射制冷与水滴发电的全气候功能型木材。本全气候绿色节能木材，比未处理木温度降低3.1℃，有明显的辐射制冷效果；此全气候绿色节能木材，由亲水状态变为疏水状态，静态接触角为162℃，一滴水与该全气候绿色节能木材摩擦接触，产生300V开路电压，10μA短路电流，综上所述，本全气候绿色节能木材在全气候情况下总的节能功率显著高于单一辐射制冷建筑材料与雨水发电材料，对城市的整体节能效率提升巨大。技术研发人员：梁飞,李怡佳,于海东,吕蕾,庞宁杰,张悦周受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15