基于三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼的适用于多温度场景的辐射制冷薄膜

本发明涉及一种基于三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼的白色辐射制冷薄膜制备方法，属于材料领域、能源领域，主要涉及制冷降温问题，通过涂层的辐射制冷薄膜，能够在多温度场景下通过发射热辐射，反射可见光，与环境进行换热等方式有效降低待降温物体的温度。

背景技术：

1、随着全球温室气体排放量的持续上升和气候危机的加深，迫切需要优先发展高效且环境可持续的冷却技术。被动日间辐射冷却技术依靠对太阳辐射的反射和对大气窗口(8-13μm)热辐射的自动发射，是一个非常有前途的努力方向。这项尖端技术旨在降低各种应用的温度，从建筑物和车辆到电子设备和织物，而不增加能源消耗。在这些应用场景中，目标对象可能含有热源，也可能没有热源。我们把这些场景称为多温度场景。以往的研究往往只考虑单一的温度情景，很少有关于多温度情景应用的报道。此外，pdrc在户外的实际应用还存在挑战。考虑到大规模使用，使用高反射率辐射冷却系统是一种常见的策略，但这将显著加剧全球光污染，特别是太阳下的眩光。

2、在多温度场景下，宽带发射器可以获得更好的冷却性能。与选择性发射器相比，这种宽带发射使得目标对象与大气和大气窗口外的周围环境进行额外的热交换，从而获得更大的冷却效益。另一方面，宽带辐射冷却器固有的宽带发射度使其在考虑大规模实际应用时具有一定的优势。此外，对于有热源的场景，仅考虑使用宽带发射机是不够的。材料的高热阻也会显著阻碍传热，甚至有可能将热量阻挡在内部形成蓄热现象，抵消辐射造成的冷却效果。在早期的大多数研究中，低导热材料如pdms、pvdf和pmma经常被用作基质。同时，通过增加散射单体或孔隙来提高反射率或发射率，进一步提高冷却性能。然而，这些散射单体或孔隙通常具有非常低的导热系数。不出所料，由这些策略组装的光子结构在多温度场景中不适用。

3、本发明提出了一种基于三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼的白色辐射制冷薄膜制备方法。通过简单的制备方法，得到多温度场景下具有降温性能的辐射制冷薄膜。与空铝片相比，在无热源的情况下，能使铝片背表面最高降低20.1℃；在有热源的情况下，能使铝片背表面最高降低8.8℃。同时该辐射制冷涂层具有优异的粘附力，机械坚固性，化学稳定性和耐候性，具有大规模应用的潜力。

技术实现思路

1、一种基于三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼的白色辐射制冷薄膜制备方法。所述的辐射制冷薄膜为计算三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼的配比，利用刮涂法制得样品。与空铝片相比，在无热源的情况下，能使铝片背表面最高降低20.1℃；在有热源的情况下，能使铝片背表面最高降低8.8℃。

2、以三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯为基底，α-羟基酮为光引发剂，纳米氮化硼为掺杂粒子，采用可见光固化方法，其具体制备方法如下：一种基于三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼的白色辐射制冷薄膜，所述辐射制冷薄膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体与纳米氮化硼经光照射固化形成辐射制冷薄膜。

3、所述的辐射制冷薄膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体与掺杂粒子纳米氮化硼在引发剂α-羟基酮184d存在下，经光照射后固化成形的辐射制冷薄膜。

4、所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜的制备方法，制备方法如下：

5、(1)三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼待固化溶液制备：称取引发剂α-羟基酮，加入三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯溶液中，超声至引发剂完全溶解，称取三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯溶液氮化硼，加入含有引发剂的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯溶液中，充分搅拌后超声处理至氮化硼完全溶解；

6、(2)涂层成膜：将步骤(1)制成的溶液在基底上刮涂形成平整涂层，紫外光固化成膜。

7、引发剂α-羟基酮的添加量为三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯液总重量的0.5-1.5％。

8、纳米氮化硼的直径为150nm～10μm，优选的纳米氮化硼颗粒大小为150nm。

9、纳米氮化硼的添加量为三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯液总重量的1-20％，最优的掺杂比例为10％。

10、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜厚度为100-1200μm，优选为150-750μm，最优的厚度为500-600μm。

11、本发明的技术方案所制备得到的白色辐射制冷膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体与纳米氮化硼构成。该辐射制冷涂层可见光反射性能好，大气透明窗口辐射能力强，散热能力优异，能在多温度场景和复杂情况下实现良好的温降性能。

技术特征：

1.一种三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述的辐射制冷薄膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯在引发剂α-羟基酮存在下，加入纳米氮化硼微粒，经光照射后固化成形的辐射制冷薄膜。

2.根据权利要求1所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

3.根据权利要求1所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，引发剂α-羟基酮的添加量为三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯液总重量的0.5-1.5％。

4.根据权利要求2所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，纳米氮化硼的直径为150nm～10μm，优选的纳米氮化硼颗粒大小为150nm。

5.根据权利要求3所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，纳米氮化硼的添加量为三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯液总重量的1-20％，最优的掺杂比例为10％。

6.根据权利要求4所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯与纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜厚度为100-1200μm，优选为150-750μm，最优的厚度为500-600μm。

7.根据权利要求5所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，固化方式为紫外光固化。

8.根据权利要求6所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述紫外光发射波长为300-365nm，照射功率为15-25w，照射时长4-8h。

技术总结本发明提供一种三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和纳米氮化硼组成的辐射制冷薄膜，所述的辐射制冷薄膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯在添加了引发剂α‑羟基酮后，再物理混合纳米氮化硼得到前驱体，再经光照射后固化成形的辐射制冷薄膜。本发明所制备得到的白色辐射制冷膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体和纳米氮化硼构成。该辐射制冷涂层可见光反射性能好，大气透明窗口辐射能力强，散热能力优异。与空铝片相比，在无热源的情况下，能使铝片背表面最高降低20.1℃；在有热源的情况下，能使铝片背表面最高降低8.8℃。该辐射制冷涂层能够应用于大部分生活场景，如房屋建筑、汽车和手机，通过被动降温的方式也能实现显著的温降。技术研发人员：向鹏,代淇好,谭新玉,杨雄波,齐贵广,郭政,张红,张俊梅,翁鸿鑫,罗淇,琚晨彧受保护的技术使用者：三峡大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5