一种辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体及其制备方法

本发明属于材料制备，具体涉及一种辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，气候变化的破坏性越来越大。然而，全球温室气体(ghg)排放量继续上升，到2100年地球温度将上升2.6℃，远远超过《巴黎协定》规定的1.5℃的目标。如果不立即采取行动减少温室气体排放，数亿人将失去生计、家园和财产。如今，建筑物中用于热舒适的主动冷却系统，如空调，占温室气体排放量的10％以上，预计到2050年将增加两倍。同时，由于设备和半导体器件的持续小型化趋势和功率的增加，电力电子设备冷却产生的温室气体排放量也在迅速增长。因此，迫切需要碳足迹最小的被动冷却技术来减缓气候变化。

2、被动日间辐射冷却是一种可持续的技术，能够将物体冷却到环境温度以下，而不会产生任何温室气体排放。它是通过反射大部分太阳辐射(0.3-2.5μm)，同时通过大气透明窗(8-13μm)向寒冷的外层空间(～3k)散发热量来实现的。在实现pdrc的各种复杂材料中，聚合物-介电涂层因其易于加工和大规模生产而显示出巨大的潜力。此外，它们具有易于应用的优点-它们可以直接用于改造现有建筑表面以及具有不同成分，颗粒和结构的设备外壳。

3、制备辐射制冷材料的关键是合成出一种具有优异散射效率的光散射体，传统的无机颗粒散射体不仅具有光拥挤效应，导致其散射效率低下，所制备的辐射制冷材料性能不足。同时许多无机颗粒散射体没有多功能性，难以满足先进辐射制冷材料的应用需求。为了进一步制备具有优异性能的辐射制冷材料并将其进一步推向实际应用，需要开发一种高性能的光散射体。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体及其制备方法。该材料具有超高的散射强度，可以大幅度辐射制冷材料的阳光反射率，减少阳光热量的输入，同时该材料具有相变储热功能，可以进一步提升材料的热管理效果。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，所述方法包括如下步骤：

4、s1、加入硅源、相变石蜡乳液模板，升温至相变石蜡熔点以上形成油相；

5、s2、水、硅源水解抑制剂与乳化剂，形成水相；

6、s3、在剧烈搅拌之下将所述油相加入所述水相中，高速均质乳化；

7、s4、向步骤s3的反应物中加入硅源生长催化剂并在搅拌下加热、反应；

8、s5、将步骤s4中的反应产物抽滤、洗涤。

9、作为本发明的一个实施方案，所述硅源包括：正硅酸四乙酯和正硅酸四丙酯。

10、作为本发明的一个实施方案，所述相变石蜡包括：相变点范围在18-100℃的石蜡。

11、作为本发明的一个实施方案，所述硅源水解抑制剂包括：乙醇、甲醇、异丙醇中至少一种。

12、作为本发明的一个实施方案，所述乳化剂包括：溴化十六烷基三甲铵、十二烷基硫酸钠中至少一种。

13、作为本发明的一个实施方案，所述硅源生长催化剂包括氨水、醋酸、盐酸中至少一种。

14、作为本发明的一个实施方案，步骤s1中，硅源、相变石蜡乳液模板的质量比为8-15:10。

15、作为本发明的一个实施方案，步骤s2中，水、硅源水解抑制剂与乳化剂的用量比为80-130ml:80-130ml:1.5-3g。

16、作为本发明的一个实施方案，步骤s3中，油相和水相的用量比为10g:80-130g。

17、作为本发明的一个实施方案，步骤s3中，高速均质乳化速度为3000～20000rpm。乳化时间为5-30分钟。

18、作为本发明的一个实施方案，步骤s4中，加入的硅源生长催化剂与硅源的用量比为：1.4-2.4ml:8-15g。

19、作为本发明的一个实施方案，步骤s4中，反应温度为18-150℃；加热时间为2～24h；搅拌速度为100-600rpm。

20、另一方面，本发明还提供了一种辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体，采用上述的方法制备而成，所述光散射体的结构为中空的反蛋黄壳结构。

21、作为本发明的一个实施方案，所述的反蛋黄壳结构为球形，粒径为200-3000nm。

22、本发明制备的是一种反蛋黄壳结构的光散射体，反蛋黄壳结构内并不是完全中空，其中还存在合成散射体所用的模板，可以保留模板的功能性。本发明制备反蛋黄壳结构是一步法制备完成，没有后续的模板去除过程，即可得到含有中空结构的散射体。该散射体材料的粒径与厚度主要与搅拌速率、硅源含量以及催化剂含量有关。

23、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

24、1)本发明利用乳液模板的合成策略，一步设计合成反蛋黄壳结构光散射体材料，合成方法及操作过程简单；

25、2)本发明所制备的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体材料的粒径、壳层厚度可调，可以按照实际应用需求调控；

26、3)本发明所制备的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体材料光散射效率高，并且可以削减光拥挤效应，大幅提升材料的阳光反射率；

27、4)本发明所制备的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体材料中的模板石蜡具有相变储热功能，可以进一步提升辐射制冷材料的热管理效果，并可实现动态热管理。

技术特征：

1.一种辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，其特征在于，所述硅源包括：正硅酸四乙酯和正硅酸四丙酯中至少一种。

3.根据权利要求1所述的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，其特征在于，所述相变石蜡包括：相变点范围在18-100℃的石蜡。

4.根据权利要求1所述的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，其特征在于，所述硅源水解抑制剂包括：乙醇、甲醇、异丙醇中至少一种。

5.根据权利要求1所述的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，其特征在于，所述乳化剂包括：溴化十六烷基三甲铵、十二烷基硫酸钠中至少一种。

6.根据权利要求1所述的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，其特征在于，所述硅源生长催化剂包括氨水、醋酸、盐酸中至少一种。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，其特征在于，高速均质乳化的速度为3000～20000rpm。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体的制备方法，其特征在于，步骤s4中，反应温度为18-150℃；加热时间为2～24h；搅拌速度为100-600rpm。

9.一种辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体，采用如权利要求1-8中任一项所述方法制备而成，其特征在于，所述光散射体的结构为中空的反蛋黄壳结构。

10.根据权利要求9所述的辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体，其特征在于，所述反蛋黄壳结构为球形，粒径为200-2000nm。

技术总结本发明公开了一种辐射制冷用反蛋黄壳结构光散射体及其制备方法，涉及材料制备技术领域，所述方法包括：S1、加入硅源、相变石蜡乳液模板，升温至相变石蜡熔点以上形成油相；S2、另加入水、硅源水解抑制剂与乳化剂，形成水相；S3、在剧烈搅拌之下将S1油相加入S2水相中，高速均质乳化；S4、向S3的反应物中加入硅源生长催化剂并在机械搅拌下加热、反应；S5、将S4中的反应产物抽滤、洗涤，得到反蛋黄壳结构光散射体材料。本发明通过一步设计合成反蛋黄壳结构光散射体材料，合成方法简单，合成的光散射体材料的结构可调控性强，用于辐射制冷技术，可以制备得到具有超高阳光反射率及相变功能的辐射制冷材料。技术研发人员：黄兴溢,李鹏里,朱闻博,侯帅,惠宝军,傅明利,贾磊,陈喜鹏受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18