專利名稱：一種常溫溫致紅外吸收反射可逆轉(zhuǎn)換組合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種常溫溫致紅外吸收反射可逆轉(zhuǎn)換組合材料，屬于材料科學(xué)與工程
科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
房屋的冬暖夏涼是人類自古以來(lái)追求的夢(mèng)想，遺憾的是現(xiàn)實(shí)中往往出現(xiàn)冬冷夏熱，房屋建筑本身由于自身的限制很難達(dá)到冬暖夏涼的作用。近代以來(lái)，隨著科技進(jìn)步，建筑行業(yè)也步入高速發(fā)展階段，各種新技術(shù)，新材料成功的運(yùn)用到建筑上，很大程度的改善了建筑的功能，人類的居住環(huán)境也越來(lái)越舒適，但是營(yíng)造建筑熱舒適環(huán)境的最常用方式是人工供暖供冷，這種方式大量消耗了地球?qū)氋F的礦物能源，且污染環(huán)境，加劇全球溫室效應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)建筑能耗已占全美總能耗的40%，在我國(guó)僅采暖能耗也已占到全國(guó)總能耗的30%左右，且隨著空調(diào)的普遍使用建筑能耗增勢(shì)迅猛，能源和環(huán)境保護(hù)形勢(shì)更加逼人，建筑行業(yè)的節(jié)能降耗迫在眉睫。 鑒于太陽(yáng)能能量巨大，分布廣，永久，清潔的優(yōu)點(diǎn)，可充分利用其熱量；另一方面，地球表面物體的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于深冷空間的溫度，可進(jìn)行輻射致冷。人們利用太陽(yáng)能的熱量和深冷空間的冷量來(lái)營(yíng)造舒適的居住環(huán)境進(jìn)行了大量的探索，如特朗伯墻，該墻在一年時(shí)間內(nèi)，在室溫控制在2(TC的情況下提供了總需熱量的70X .可調(diào)太陽(yáng)墻，此墻在冬季可將室溫提高7。C以上，在夏季可降室溫5。C以上.TIM (Transparent Insulation Material)材料，該材料冬季利用墻面的黑色涂料吸收熱量傳到室內(nèi)，夏季利用自動(dòng)遮陽(yáng)裝置將太陽(yáng)輻照幾乎全部反射掉，裝有TIM材料的住宅在斷電后，住戶能依賴太陽(yáng)能安全而舒適地生活近兩年，在輻射致冷方面，D. Michell和K. L. Biggs建立了以tedlar板為屋頂?shù)姆孔?，在環(huán)境溫度為10°C ，室內(nèi)溫度為5°C的時(shí)候，測(cè)得有效致冷功率為22W/m2。 A. Adder等人建立了用輻射致冷材料作蓋頂?shù)姆孔?，?duì)室內(nèi)外的溫度作了對(duì)比和記錄。J. A. Saobagh建立了白漆和鋁板作蓋頂?shù)姆孔?，測(cè)得致冷功率為50W/m2。上述方法在營(yíng)造建筑熱舒適環(huán)境中取得了較好的效果，但是實(shí)際推廣中卻受到價(jià)格和空間等的限制。 建筑材料是建筑物的重要組成部分，其熱效果會(huì)影響建筑物的熱環(huán)境，構(gòu)成建筑物的材料如地面、墻體和屋面使用的混凝土、砂漿、水泥、鋼筋、磚、砌塊、瀝青等，其太陽(yáng)吸收率和發(fā)射率與建筑物的熱環(huán)境密切相關(guān)。此前的研究發(fā)現(xiàn)，材料日間暴曬效果主要受其太陽(yáng)吸收率的影響，與發(fā)射率無(wú)關(guān)；材料夜間輻射致冷效果與發(fā)射率相關(guān)，與太陽(yáng)吸收率無(wú)關(guān)。所以從調(diào)節(jié)建筑熱舒適角度看，不同地區(qū)建筑對(duì)建筑材料熱物性有不同的要求寒冷地區(qū)要求材料高太陽(yáng)吸收率，低發(fā)射率的性質(zhì)；炎熱地區(qū)要求材料具有低太陽(yáng)吸收率，高發(fā)射率的性質(zhì)；冬冷夏熱地區(qū)，則要求材料在冬季具有高太陽(yáng)吸收率，低發(fā)射率性質(zhì)，到了夏季則轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞?yáng)吸收率，高發(fā)射率性質(zhì)。 太陽(yáng)輻射光譜曲線是整個(gè)太陽(yáng)光譜包括紫外區(qū)、可見光區(qū)和紅外區(qū)三個(gè)部分。其中波長(zhǎng)小于0. 4 ii m的是紫外光區(qū)，波長(zhǎng)大于0. 76 ii m的是紅外光區(qū)，波長(zhǎng)為0. 4_0. 76 y m
的是可見光區(qū)。太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣吸收后到達(dá)地球表面的主要集中在可見光和紅外線部分
3(0. 25-2. 5 m)，并且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是隨波長(zhǎng)的不同而分布的，其峰值波長(zhǎng)為0. 49 y m。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種常溫溫致紅外吸收反射可逆轉(zhuǎn)換組合材料，用于建筑節(jié)能領(lǐng)域。 該組合材料低溫下紅外吸收率高達(dá)90%、高溫下紅外吸收率低于10%、轉(zhuǎn)換溫度約為18°C，由上、下共兩層材料重疊組合而成，下層采用對(duì)紅外輻射透射率具有95% -98%吸收效果的高吸收材料，上層采用對(duì)紅外輻射透射率具有可逆轉(zhuǎn)換的材料，該可逆轉(zhuǎn)換的材料在低溫下對(duì)紅外輻射透射率具有90%透射率，在高溫下對(duì)紅外輻射透射率具有0% _10%透射率，且高、低溫兩種性狀在18t:左右產(chǎn)生可逆轉(zhuǎn)換； 所述下層材料為市售的工業(yè)級(jí)酞菁染料、芳甲烷染料、銀納米材料或鎳-磷合金薄膜； 所述上層材料為智能遮陽(yáng)材料，該智能遮陽(yáng)材料為中國(guó)發(fā)明專利"一種溫致透光率可逆變化材料"，專利號(hào)ZL200410067054. 6?；蛑袊?guó)發(fā)明專利"一種常溫下為固態(tài)的致透光率可逆變材料"，專利號(hào)ZL200610119476. 2.。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1.由于本發(fā)明具有低溫下大量吸收太陽(yáng)紅外能量、高溫下大量反射太陽(yáng)紅外能量、兩種不同性能轉(zhuǎn)換溫度約為1『C的性能，對(duì)建筑節(jié)能領(lǐng)域具有重要作用和意義。
2.本發(fā)明材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、加工制作簡(jiǎn)單、使用方便、對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)害，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 下層材料采用對(duì)太陽(yáng)紅外輻射吸收率為0.95的材料，如酞菁染料、芳甲烷染料等，上層采用低溫下的透光率大于90%、高溫下的透光率小于5%、且轉(zhuǎn)變溫度約1『C的智能遮陽(yáng)材料(厚度約為3mm)，重疊構(gòu)成，該組合材料低溫下紅外吸收率可達(dá)90%、高溫下紅外吸收率為10%、轉(zhuǎn)換溫度約為18°C。 智能遮陽(yáng)材料是中國(guó)發(fā)明專利"一種溫致透光率可逆變化材料"，專利號(hào)ZL200410067054. 6)，首先將聚苯乙烯、氧化聚丙烯、聚乙烯醇、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素等中的一種或數(shù)種材料按如下質(zhì)量比例溶于水中，然后將Na、 K、 Ca、 Mg等無(wú)機(jī)鹽中的一種或數(shù)種按一定質(zhì)量比例溶于水，再將兩種水溶液按1 :1體積比混合攪拌均勻，使其各組分比例符合前述配比要求，即可制備出溫致透光率可逆變化材料。該材料在低溫時(shí)為無(wú)色透明液體，在高溫時(shí)可轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨煌该饕后w，且溫度在轉(zhuǎn)變溫度上下變化時(shí)，該液體在無(wú)色透明和白色不透明狀態(tài)之間可逆變化。該材料組成配比質(zhì)量比是聚苯乙烯、氧化聚丙烯、聚乙烯醇、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素等為0. 2-10%;Na、K、Ca、Mg等無(wú)機(jī)鹽0. 5-10%;水為80-99. 3% ;總量滿足100%。 經(jīng)測(cè)試，該組合材料在0. 4-0. 8 ii m波長(zhǎng)區(qū)輻射強(qiáng)大最大，所載能量約為640W/m2，因此在太陽(yáng)能利用中0.4-0.8ym波長(zhǎng)區(qū)光量子的吸收是關(guān)鍵。但太陽(yáng)輻射能量中紅外區(qū)域的能量大約占50%，也是不能忽略的，應(yīng)該采用處置太陽(yáng)可見光部分能量的方式進(jìn)行應(yīng)對(duì)處理，即需要研究常溫溫致紅外吸收反射可逆轉(zhuǎn)換材料，該材料應(yīng)在18°C以下時(shí)，大量吸收太陽(yáng)紅外能量轉(zhuǎn)換為熱能，而在18°C以上時(shí)，大量反射太陽(yáng)紅外能量避免加熱，兩種性能轉(zhuǎn)換溫度應(yīng)為18t:左右。
實(shí)施例2 下層材料采用對(duì)太陽(yáng)紅外輻射吸收率為0.98的材料，如銀納米材料、鎳-磷合金薄膜等，上層采用低溫下的透光率大于90%、高溫下的透光率小于1%、且轉(zhuǎn)變溫度約18t:的智能遮陽(yáng)材料(厚度約為3mm)重疊構(gòu)成，智能遮陽(yáng)材料是中國(guó)發(fā)明專利ZL200410067054. 6制作得到。 經(jīng)測(cè)試，該組合材料在0. 4-0. 8 ii m波長(zhǎng)區(qū)輻射強(qiáng)大最大，所載能量約為640W/m2，因此在太陽(yáng)能利用中0.4-0.8ym波長(zhǎng)區(qū)光量子的吸收是關(guān)鍵。但太陽(yáng)輻射能量中紅外區(qū)域的能量大約占50%，也是不能忽略的，應(yīng)該采用處置太陽(yáng)可見光部分能量的方式進(jìn)行應(yīng)對(duì)處理，即需要研究常溫溫致紅外吸收反射可逆轉(zhuǎn)換材料，該材料應(yīng)在1『C以下時(shí)大量吸收太陽(yáng)紅外能量轉(zhuǎn)換為熱能，而在1『C以上時(shí)大量反射太陽(yáng)紅外能量避免加熱，兩種性能轉(zhuǎn)換溫度應(yīng)為18t:左右。該組合材料低溫下紅外吸收率可達(dá)95%、高溫下紅外吸收率為2%、轉(zhuǎn)換溫度約為18°C。
權(quán)利要求
一種常溫溫致紅外吸收反射可逆轉(zhuǎn)換組合材料，其特征在于該組合材料低溫下紅外吸收率高達(dá)90％、高溫下紅外吸收率低于10％、轉(zhuǎn)換溫度約為18℃，由上、下共兩層材料重疊組合而成，下層采用對(duì)紅外輻射透射率具有95％-98％吸收效果的高吸收材料，上層采用對(duì)紅外輻射透射率具有可逆轉(zhuǎn)換的材料，該可逆轉(zhuǎn)換的材料在低溫下對(duì)紅外輻射透射率具有90％透射率，在高溫下對(duì)紅外輻射透射率具有0％-10％透射率，且高、低溫兩種性狀在18℃左右產(chǎn)生可逆轉(zhuǎn)換的智能遮陽(yáng)材料；所述下層材料為市售的工業(yè)級(jí)酞菁染料、芳甲烷染料、銀納米材料或鎳-磷合金薄膜；所述上層采用的智能遮陽(yáng)材料是一種溫致透光率可逆變化材料。
全文摘要
一種常溫溫致紅外吸收反射可逆轉(zhuǎn)換組合材料，涉及一種建筑節(jié)能組合材料。由上、下共兩層材料重疊組合而成，下層采用對(duì)太陽(yáng)光紅外輻射具有95％－98％吸收效果的高吸收材料酞菁染料、芳甲烷染料、銀納米材料或鎳-磷合金薄膜等；上層采用對(duì)紅外輻射透射率具有可逆轉(zhuǎn)換的材料，該可逆轉(zhuǎn)換的材料在低溫下對(duì)紅外輻射透射率具有90％透射率，在高溫下對(duì)紅外輻射透射率具有0％－10％透射率，且高、低溫兩種性狀在18℃左右產(chǎn)生可逆轉(zhuǎn)換的智能遮陽(yáng)材料。本發(fā)明具有低溫下大量吸收太陽(yáng)光紅外能量、高溫下大量反射太陽(yáng)光紅外能量、兩種不同性能轉(zhuǎn)換溫度約為18℃的性能，材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、加工制作簡(jiǎn)單、使用方便、對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)害，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)E04C2/02GK101748850SQ20091024733
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者馬一平 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)