一种多孔陶瓷辐射制冷涂层及其制备方法与应用与流程

本发明涉及辐射制冷，具体涉及一种多孔陶瓷辐射制冷涂层及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着全球气候变化与城市化进程的加速，建筑制冷需求日益攀升，由此带来的能源消耗问题也愈发严峻。尤其在夏季及高温气候区域，空调系统已成为保障室内热舒适的主要手段。然而，大规模使用空调不仅推高了建筑能耗，也伴随着显著的温室气体排放，进一步加剧全球变暖。在这一背景下，如何有效降低建筑制冷能耗，已成为能源与环境领域亟待解决的核心课题之一。

2、近年来，日间被动辐射制冷技术因其独特的零能耗冷却机制而受到广泛关注。该技术不依赖外部电力或能源输入，利用材料表面光学特性将吸收的热量以红外辐射的形式直接散发至外太空，从而实现自发降温。特别地，日间被动辐射制冷涂层材料即便在强日照条件下也能维持冷却效能，为减轻建筑制冷负荷提供了极具潜力的解决方案。理想的日间被动辐射制冷涂层材料既要在太阳光谱波段（0.3-2.5 μm）具有高太阳反射率以最大限度减少太阳辐射吸收，避免表面温度升高，同时还需在大气窗口具有高发射率，从而高效地将热量辐射至外太空；此外，材料还需要兼具优异的耐候性、耐高温、环境友好等性能，以便长期服役。

3、目前，常见的日间被动辐射制冷材料主要包括陶瓷型辐射制冷涂层、聚合物基复合材料及光子晶体结构等。其中，陶瓷型辐射制冷材料因具有优异的耐高温性能、耐候性和光学性能而受到广泛关注。然而，当下陶瓷型辐射制冷涂层的制备主要依赖于微弧氧化法和高温烧结法。但微弧氧化法制得的涂层通常厚度有限，导致其太阳反射率与红外发射率性能不足，难以实现高效制冷。而高温烧结法则需经历高温煅烧过程，这不仅对基体材料耐热性要求严苛、限制了其适用范围，还伴随高能耗与高成本，制约了其大规模应用。因此，如何在低温或室温环境下制备陶瓷型辐射制冷涂层，成为当前亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种多孔陶瓷辐射制冷涂层及其制备方法与应用，通过采用真空冷喷涂的方式，原位制备得到的多孔陶瓷辐射制冷涂层，具有更高的开孔率和更洁净的孔道表面，且还具有优异的光学性能。

2、第一方面，本发明提供一种多孔陶瓷辐射制冷涂层，所述涂层的孔隙率为20～50%，所述涂层上孔径的直径为0.5～10μm，所述涂层对阳光的反射率≥93.7%。

3、如上述所述的多孔陶瓷辐射制冷涂层，所述涂层的厚度为50～500μm。

4、第二方面，本发明提供一种如上述所述的多孔陶瓷辐射制冷涂层的制备方法，包括以下步骤：

5、将物料混合后，进行真空冷喷涂，将混合物料沉积在基材表面，得到多孔陶瓷辐射制冷涂层。

6、如上述所述的制备方法，所述物料包括功能填料和功能助剂，所述功能填料与功能助剂的体积百分比为（40%～80%）：（20%～60%）。

7、如上述所述的制备方法，所述功能填料包括三氧化二钇、二氧化锆、三氧化二铝、氧化镁、二氧化钛、氧化锌中的至少一种。

8、如上述所述的制备方法，所述功能助剂包括氯化铵、氯化铝、溴化铝、碘化铝中的至少一种； 和/或，所述基材包括陶瓷、金属、聚合物基复合材料、水泥基材料、玻璃中的至少一种。

9、如上述所述的制备方法，进行所述真空冷喷涂的过程中，真空度为100～1000pa。

10、如上述所述的制备方法，将所述物料混合之前，还包括，将所述物料进行研磨处理。

11、如上述所述的制备方法，所述研磨处理包括球磨、辊压、砂磨、振动磨、气流粉碎中的至少一种。

12、第三方面，本发明提供一种多孔陶瓷辐射制冷涂层的应用，所述多孔陶瓷辐射制冷涂层应用于建筑、航天中的至少一种；其中，所述多孔陶瓷辐射制冷涂层采用如上述所述的多孔陶瓷辐射制冷涂层或上述所述的制备方法制备得到的多孔陶瓷辐射制冷涂层。

13、采用上述方案的本发明，至少具有如下有益效果：

14、本申请中，通过采用真空冷喷涂的方式，原位制备得到的多孔陶瓷辐射制冷涂层，对太阳光的反射率在93.7%及以上，最高可达99.4%，能够最大程度的减少太阳辐射吸收，从而使材料表面升温的速率尽可能低，并通过涂层表面上的若干孔隙，使涂层具有高发射率，对红外的发射率在90%及以上，能够高效的热量辐射出去，从而使涂层具有良好的制冷效果； 2、本申请中，在制备多孔陶瓷辐射制冷涂层的过程中，通过采用真空冷喷涂，并控制各原料的比例以及原料粒径，能够制备得到结构精确可控的多孔陶瓷辐射制冷涂层，且制备过程在低温下进行，能耗和成本相对传统方式更低，有利于大规模使用。

1.一种多孔陶瓷辐射制冷涂层，其特征在于，所述涂层的孔隙率为20～50%，所述涂层上孔径的直径为0.5～10μm，所述涂层对阳光的反射率≥93.7%。

2.根据权利要求1所述的多孔陶瓷辐射制冷涂层，其特征在于，所述涂层的厚度为50～500μm。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的多孔陶瓷辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述物料包括功能填料和功能助剂，所述功能填料与功能助剂的体积百分比为（40%～80%）：（20%～60%）。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述功能填料包括三氧化二钇、二氧化锆、三氧化二铝、氧化镁、二氧化钛、氧化锌中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述功能助剂包括氯化铵、氯化铝、溴化铝、碘化铝中的至少一种； 和/或，所述基材包括陶瓷、金属、聚合物基复合材料、水泥基材料、玻璃中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，进行所述真空冷喷涂的过程中，真空度为100～1000pa。

8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，将所述物料混合之前，还包括，将所述物料进行研磨处理。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述研磨处理包括球磨、辊压、砂磨、振动磨、气流粉碎中的至少一种。

10.一种多孔陶瓷辐射制冷涂层的应用，其特征在于，所述多孔陶瓷辐射制冷涂层应用于建筑、航天中的至少一种；其中，所述多孔陶瓷辐射制冷涂层采用如权利要求1-2任一项所述的多孔陶瓷辐射制冷涂层或权利要求3-9任一项所述的制备方法制备得到的多孔陶瓷辐射制冷涂层。