无机超白辐射制冷材料及其制备方法和应用

本发明涉及辐射制冷材料制备与应用领域，尤其涉及一种无机超白辐射制冷材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、全球每年大约10％的用电量用于建筑物的空调，预计到2050年，制冷需求将增加两倍。需要不同的方法来减轻电网的压力和对抗全球变暖。被动式日间辐射冷却技术可以通过在建筑围护结构上应用材料来减少这些能源需求，这些材料可以反射超过90％的太阳辐射，并通过大气透明窗口(8-13μm)将热量以长波红外光(lwir)的形式发射到寒冷的宇宙(～3k)，以达到低于环境温度的效果。为了提高日间辐射冷却材料的可制造性，已经用有机聚合物证明了不同的方法，例如聚合物-金属混合膜，多孔聚合物涂层和泡沫，聚合物-介电涂料，去木质素木材和多层聚合物薄膜。然而，当暴露在环境条件下(包括紫外线(uv)光、热、水和环境化学物质(如nox、sox和o3)时，有机聚合物倾向于变黄并随着时间的推移而降解，这增加了材料的太阳能吸收，从而降低了冷却功率，甚至导致加热。此外，金属辐射制冷材料，如银和铝，可以被空气中的化学物质(o,o-，cl-，h2o2和so2)氧化或硫酸化，从而导致太阳反射率降低。因此环境稳定性是实际实施这项有前途的技术的障碍。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种高效的无机超白辐射制冷材料的制备方法；本发明的另一目的是提供一种无机超白辐射制冷材料；本发明的另一目的是提供一种辐射制冷粘结剂；本发明的另一目的是提供一种辐射制冷粘结剂的制备方法。

2、技术方案：本发明的无机超白辐射制冷材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将caco3、al2o3、caso4、sio2和baso4粉末按(48-58)：(19-30)：(11-16)：(7-13)：(1-3)质量比混合均匀得前体；(2)向前体中加入水搅拌均匀，得到混合物；(3)将该混合物压制试饼；(4)将试饼进行高温煅烧活化，活化后快速冷却至室温得活化体；(5)将活化体和caso4混合粉磨，得无机超白辐射制冷材料。

3、优选地，步骤(2)中，水的加入量为前体质量的10％-20％。

4、优选地，步骤(3)中，使用圆柱体模具进行试饼的压制。

5、优选地，步骤(3)中，试饼的压制中，压制的压力是10-20mpa

6、优选地，步骤(4)中，高温煅烧活化的条件为：升温速率为5-10℃/min，煅烧温度为1250-1450℃，所述保温时间60-90min。

7、优选地，步骤(5)中，活化体和caso4的质量比为6-8：1。

8、更优选地，优选的，上述成型试饼的加水量为10％，上述成型试饼的的压力为10mpa，上述成型试饼的模具尺寸为φ50mm，上述煅烧的升温速率为5℃/min，上述煅烧温度和保温时间分别为1350℃和60min，上述活化体与caso4的质量比为6：1。

9、上述技术方案中，通过控制前体中caco3、al2o3、caso4、sio2和baso4的比例来控制最终样品中硫铝酸盐矿物的比例，从而控制无机超白辐射制冷材料的太阳光反射率93-97％可调节，所述大气窗口发射率95-97％可调节。

10、另一方面，本发明提供一种无机超白辐射制冷材料，其特征在于，所述无机超白辐射制冷材料由上述的制备方法制备所得。

11、另一方面，本发明提供一种辐射制冷粘结剂，其特征在于，辐射制冷粘结剂的原料包括上述的无机超白辐射制冷材料。

12、另一方面，本发明提供一种辐射制冷粘结剂的制备方法，无机超白辐射制冷材料与水反应形成以钙矾石为主的辐射制冷粘结剂。无机超白辐射制冷材料与水的质量比为2-4:1。

13、另一方面，本发明提供一种辐射制冷粘结剂在制备建筑辐射制冷结构材料、辐射制冷涂料、功能反射薄膜或辐射制冷纤维中的应用。

14、本发明中，无机超白辐射制冷材料通过高温煅烧而得，在常温常压条件下与水混合搅拌成膏状，可通过预制和现浇的方式在建筑物表面构造高太阳光反射和高大气窗口发射协同的化学组分和表层微观结构，为实现与建筑同寿命高效辐射制冷材料的发展带来新的途径。

15、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本公开的方法可使所得的无机超白辐射制冷材料的太阳光反射率93-97％可调节，所述大气窗口发射率95-97％可调节。高效的辐射冷却材料要求太阳光谱的高折射率n和低消光系数k，它们不能独立调节，而是都与电子带隙有关。消除k将需要一个高带隙，这将产生低n，造成一个两难的问题。由于太阳光谱中能量的上限为4.13ev，需要超过4.13ev的电子带隙来消除太阳吸收，同时电子带隙不宜过高使得折射率n大幅降低，无机超白辐射制冷自固化材料水化产物的电子带隙为4.6ev。

技术特征：

1.无机超白辐射制冷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将caco3、al2o3、caso4、sio2和baso4粉末按(48-58)：(19-30)：(11-16)：(7-13)：(1-3)质量比混合均匀得前体；(2)向前体中加入水搅拌均匀，得到混合物；(3)将该混合物压制试饼；(4)将试饼进行高温煅烧活化，活化后快速冷却至室温得活化体；(5)将活化体和caso4混合粉磨，得无机超白辐射制冷材料。

2.根据权利要求1所述的无机超白辐射制冷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，水的加入量为前体质量的10％-20％。

3.根据权利要求1所述的无机超白辐射制冷材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，使用圆柱体模具进行试饼的压制。

4.根据权利要求3所述的无机超白辐射制冷材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，试饼的压制中，压制的压力是10-20mpa。

5.根据权利要求1所述的无机超白辐射制冷材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，高温煅烧活化的条件为：升温速率为5-10℃/min，煅烧温度为1250-1450℃，所述保温时间60-90min。

6.根据权利要求1所述的无机超白辐射制冷材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，活化体和caso4的质量比为6-8：1。

7.无机超白辐射制冷材料，其特征在于，所述无机超白辐射制冷材料由权利要求1-6任一所述的制备方法制备所得。

8.辐射制冷粘结剂，其特征在于，辐射制冷粘结剂的原料包括权利要求7所述的无机超白辐射制冷材料。

9.辐射制冷粘结剂的制备方法，其特征在于，无机超白辐射制冷材料与水反应形成以钙矾石为主的辐射制冷粘结剂。

技术总结本发明公开了一种无机超白辐射制冷材料及其制备方法和应用，所述方法包括如下步骤：(1)将CaCO<subgt;3</subgt;、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、CaSO<subgt;4</subgt;、SiO<subgt;2</subgt;和BaSO<subgt;4</subgt;粉末按(48‑58)：(19‑30)：(11‑16)：(7‑13)：(1‑3)质量比混合均匀得前体；(2)向前体中加入水搅拌均匀，得到混合物；(3)将该混合物压制试饼；(4)将试饼进行高温煅烧活化，活化后快速冷却至室温得活化体；(5)将活化体和CaSO<subgt;4</subgt;混合粉磨，得无机超白辐射制冷材料。无机超白辐射制冷材料与水反应形成以钙矾石为主的辐射制冷无机粘结剂，可应用于建筑辐射制冷结构材料、辐射制冷涂料、功能反射薄膜和辐射制冷纤维；本发明公开的无机超白辐射制冷材料制备工艺简单，兼容性强、耐久性好，具有良好的辐射制冷性能。技术研发人员：佘伟,王振,吴飞龙,吴帅受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2