基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件及制备方法与流程

技术特征：
1.基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件，其特征在于：所述智能控温器件为多层状结构，包括由外侧至内侧依次设置的被动辐射冷却层（1）、热致变色层（2）、太阳加热层（3），所述被动辐射冷却层（1）采用在太阳辐射波段的透过率大于等于0.8的薄膜材料，所述热致变色层（2）采用温敏水凝胶材料，该材料在临界溶液温度以上、以下条件下对太阳辐射波段的透过率分别为t1、t2，且t2‑
t1≥0.2，所述太阳加热层（3）采用在太阳辐射波的吸收率大于等于0.4的材料。2.根据权利要求1所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件，其特征在于：所述被动辐射冷却层（1）、热致变色层（2）、太阳加热层（3）的厚度分别为100μm
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1mm、100μm
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3mm、10μm
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1mm。3.根据权利要求1或2所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件，其特征在于：所述被动辐射冷却层（1）采用的薄膜材料在大气窗口的发射率为大于等于0.6。4.根据权利要求3所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件，其特征在于：所述薄膜材料为聚合物材料或无机材料中的至少一种，所述聚合物材料为pet、pdms、pvdf、ptfe、pvc、pvf、pmma、ps、tpx、peo中的至少一种，所述无机材料为sio2、al2o3、si3n4、mgo、lif中的至少一种。5.根据权利要求1或2所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件，其特征在于：所述温敏水凝胶材料在太阳辐射波段的吸收率小于0.1，且0.9≥t2‑
t1≥0.6，所述太阳加热层（3）采用在太阳辐射波的吸收率大于等于0.6的材料。6.根据权利要求5所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件，其特征在于：所述温敏水凝胶材料为聚（n
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异丙基丙烯酰胺）、聚乙烯基甲醚、聚（n
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乙烯基己内酰胺）或羟丙基纤维素，其颗粒尺寸为200nm
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10μm，所述太阳加热层（3）采用的材料为炭黑、石墨、铁黑、黑铬或蓝钛。7.权利要求1所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件的制备方法，其特征在于：所述制备方法依次包括以下步骤：步骤一、分别制备被动辐射冷却层（1）、热致变色层（2）、太阳加热层（3），其中，所述被动辐射冷却层（1）采用注塑、提拉、浸涂、流延、印刷、刮涂、滴铸、坩埚下降中的至少一种手段制备得到，所述热致变色层（2）采用自由基沉淀聚合或自由基紫外光引发聚合技术制备得到，所述太阳加热层（3）采用化学气相沉积、丝网印刷或丝网涂抹技术制备得到；步骤二、将被动辐射冷却层（1）、热致变色层（2）、太阳加热层（3）按所需布置方式紧贴粘合即得到智能控温器件。8.根据权利要求7所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件的制备方法，其特征在于：在采用所述自由基沉淀聚合或自由基紫外光引发聚合技术制备热致变色层（2）的同时进行离子掺杂改性或高亲疏水性单体共聚改性。9.根据权利要求7所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件的制备方法，其特征在于：采用所述自由基沉淀聚合技术制备热致变色层（2）的方法包括：先将单体和交联剂以5
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20:1的质量比混合均匀以配置温敏水凝胶的前驱体溶液，再向前驱体溶液中通入氮气以除去反应体系中的氧气，并于搅拌速度100
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300rpm的条件下将反应体系60
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80℃恒温保持
10
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60min，然后向反应体系中加入引发剂，并在氮气气氛下持续反应3
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12h，得到微凝胶颗粒分散液，随后将分散液在10000
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18000rpm下离心清洗2
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6次，得到微凝胶颗粒沉淀，最后将微凝胶颗粒沉淀注入预先制备好的聚合物夹层中即可得到热致变色颗粒膜层；采用所述自由基紫外光引发聚合技术制备热致变色层（2）的方法包括：先将单体、交联剂和引发剂混合均匀以配置温敏水凝胶的前驱体溶液，再将前驱体溶液注入预先制备好的聚合物夹层中，然后将聚合物夹层在365nm紫外灯光源下照射20
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180min即可得到热致变色膜层，其中，所述单体和交联剂的质量比为5
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20:1。10.根据权利要求9所述的基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件的制备方法，其特征在于：采用所述自由基沉淀聚合技术制备热致变色层（2）的方法选用的引发剂为过硫酸钾，采用所述自由基紫外光引发聚合技术制备热致变色层（2）的方法选用的引发剂为2,2
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二乙氧基苯乙酮。

技术总结
基于被动辐射冷却和太阳加热的智能控温器件，包括由外侧至内侧依次设置的被动辐射冷却层、热致变色层、太阳加热层，被动辐射冷却层采用在太阳辐射波段的透过率大于等于0.8的薄膜材料，热致变色层采用温敏水凝胶材料，该材料在临界溶液温度以上、以下条件下对太阳辐射波段的透过率分别为t1、t2，且t2‑


技术研发人员：夏志林 方震 孟正华
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2021/9/21