本發(fā)明涉及輻射制冷材料，具體涉及一種輻射蒸發(fā)集成制冷織物及其制備方法。

背景技術：

1、基于個人熱管理的零能耗輻射制冷技術是實現(xiàn)人體熱舒適最具潛力的方式。輻射制冷織物通過材料選擇和結構設計，讓物體在太陽輻射波段0.3-2.5μm實現(xiàn)高反射率阻止太陽熱量輸入，同時在人體輻射波段7-14μm實現(xiàn)高發(fā)射率使人體熱量通過中紅外大氣窗口(8-13μm)輻射到外太空進行制冷。

2、公開號為cn113136724a的專利公開了一種輻射制冷織物，其將具有高折射率的材料附著在有絲纖維上，能夠?qū)崿F(xiàn)陽光下溫度比環(huán)境低3.6℃左右?，F(xiàn)有的輻射制冷織物在人體不產(chǎn)生汗液的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的人體降溫效果。但是，當環(huán)境溫度大于30℃時，汗液蒸發(fā)和熱輻射占人體散熱的大部分。此時則需要設計同時對人體的熱輻射和汗液蒸發(fā)同時進行管理的降溫織物來實現(xiàn)有效人體降溫?，F(xiàn)階段，同時實現(xiàn)有效輻射制冷和汗液蒸發(fā)制冷用于人體降溫，存在的瓶頸在于汗液聚集在織物表面時，由于水對太陽光的近紅外波段具有高吸收，會使太陽光波段的反射率大幅下降，從而使輻射制冷的降溫性能下降。

3、有鑒于此，有必要設計一種輻射蒸發(fā)集成制冷織物及其制備方法，以解決上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于背景技術中存在的技術問題，本申請?zhí)峁┝艘环N輻射蒸發(fā)集成制冷織物及其制備方法，該輻射蒸發(fā)集成制冷織物包括自下而上層疊設置的疏水層、轉移層、蒸發(fā)層以及具有疏水性質(zhì)的輻射制冷層。通過頂層具有疏水性的輻射制冷層阻止汗液到達織物外表面，解決了汗液聚集在織物表面對近紅外波段的太陽光強烈吸收，進而導致輻射制冷效果下降的問題。疏水層、轉移層、蒸發(fā)層組成具有由疏水到親水的吸濕性梯度和纖維直徑由大到小的直徑梯度，通過壓差的作用能夠使皮膚側產(chǎn)生的汗液快速從疏水層轉移并導濕到蒸發(fā)層進行蒸發(fā)，避免皮膚側汗液粘膩感的同時加快汗液蒸發(fā)速率。通過結合輻射制冷和蒸發(fā)制冷共同作用實現(xiàn)有效的人體降溫。

2、第一方面，本申請實施例提供了一種輻射蒸發(fā)集成制冷織物，包括自下而上層疊設置的疏水層、轉移層、蒸發(fā)層以及具有疏水性質(zhì)的輻射制冷層；前述四層通過靜電紡絲技術逐層制備并層層堆疊；所述疏水層、轉移層、蒸發(fā)層組成具有由疏水到親水的吸濕性梯度和纖維直徑由大到小的直徑梯度；所述轉移層的材料為所述疏水層、所述蒸發(fā)層選用材料的混合物。

3、進一步的，所述輻射制冷層為具有疏水性質(zhì)的白色聚合物靜電紡絲膜；所述輻射制冷層的聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或幾種的混合。

4、進一步的，所述疏水層的纖維直徑為1μm-3μm，所述轉移層的纖維直徑為400-800nm，所述蒸發(fā)層的纖維直徑為100-300nm。

5、進一步的，所述疏水層的聚合物為聚氨酯、聚乳酸中的一種或兩種的混合物。

6、進一步的，所述蒸發(fā)層的聚合物為聚丙烯腈、聚酰胺中的一種或兩種的混合物。

7、進一步的，所述疏水層的接觸角大于90°，所述轉移層的接觸角在50s-150s內(nèi)變?yōu)?，所述蒸發(fā)層的接觸角在0s-2s內(nèi)變?yōu)?。

8、進一步的，所述疏水層的厚度為10-20μm，所述轉移層的厚度為40-60μm，所述蒸發(fā)層的厚度為80-100μm，所述輻射制冷層的厚度為400-500μm。

9、進一步的，所述輻射制冷層的纖維直徑為400-700nm。

10、第二方面，本申請實施例提供了一種輻射蒸發(fā)集成制冷織物的制備方法，用于制備前述輻射蒸發(fā)集成制冷織物，包括以下步驟：采用靜電紡絲技術依次制備層層堆疊的疏水層、轉移層、蒸發(fā)層以及具有疏水性質(zhì)的輻射制冷層；所述輻射制冷層的聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或幾種的混合；所述疏水層的聚合物為聚氨酯、聚乳酸中的一種或兩種的混合物；所述蒸發(fā)層的聚合物為聚丙烯腈、聚酰胺中的一種或兩種的混合物；所述轉移層的材料為所述疏水層、所述蒸發(fā)層選用材料的混合物；所述疏水層、轉移層、蒸發(fā)層組成具有由疏水到親水的吸濕性梯度和纖維直徑由大到小的直徑梯度。各層的纖維直徑通過調(diào)整靜電紡絲所用溶液濃度、電壓和推速來進行調(diào)控。

11、本發(fā)明的有益效果：

12、1.本發(fā)明提供的輻射蒸發(fā)集成制冷織物采用多層設計，通過頂層具有疏水性的輻射制冷層阻止汗液到達織物外表面，解決了汗液聚集在織物表面對近紅外波段的太陽光強烈吸收，進而導致輻射制冷效果下降的問題。由疏水層、轉移層和蒸發(fā)層組成具有由疏水到親水的吸濕性梯度和纖維直徑由大到小的直徑梯度，通過壓差的作用能夠使皮膚側產(chǎn)生的汗液快速從疏水層轉移并導濕到蒸發(fā)層進行蒸發(fā)，避免皮膚側汗液粘膩感的同時加快汗液蒸發(fā)速率。通過結合輻射制冷和蒸發(fā)制冷共同作用實現(xiàn)有效的人體降溫。

13、2.本發(fā)明通過吸濕性的梯度實現(xiàn)汗液的單向?qū)癫⒓涌煺舭l(fā)速率，使得汗液蒸發(fā)制冷效果提高，同時通過最外層疏水的輻射制冷層保證在汗液潤濕情況下的高太陽光反射率，從而實現(xiàn)輻射制冷效果。

14、3.本發(fā)明采用的靜電紡絲技術制備方法簡單，結構新穎，便于規(guī)模化制造和應用，經(jīng)濟價值顯著。

15、上述說明僅是本申請技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

技術特征：

1.一種輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于：包括自下而上層疊設置的疏水層、轉移層、蒸發(fā)層以及具有疏水性質(zhì)的輻射制冷層；前述四層通過靜電紡絲技術逐層制備并層層堆疊；所述疏水層、轉移層、蒸發(fā)層組成具有由疏水到親水的吸濕性梯度和纖維直徑由大到小的直徑梯度；所述轉移層的材料為所述疏水層、所述蒸發(fā)層選用材料的混合物。

2.根據(jù)權利要求1所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于：所述輻射制冷層為具有疏水性質(zhì)的白色聚合物靜電紡絲膜；所述輻射制冷層的聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或幾種的混合。

3.根據(jù)權利要求1所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于：所述疏水層的纖維直徑為1μm-3μm，所述轉移層的纖維直徑為400-800nm，所述蒸發(fā)層的纖維直徑為100-300nm。

4.根據(jù)權利要求1所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于：所述疏水層的聚合物為聚氨酯、聚乳酸中的一種或兩種的混合物。

5.根據(jù)權利要求1所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于：所述蒸發(fā)層的聚合物為聚丙烯腈、聚酰胺中的一種或兩種的混合物。

6.根據(jù)權利要求1所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于：所述疏水層的接觸角大于90°，所述轉移層的接觸角在50s-150s內(nèi)變?yōu)?，所述蒸發(fā)層的接觸角在0s-2s內(nèi)變?yōu)?。

7.根據(jù)權利要求1所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于：所述疏水層的厚度為10-20μm，所述轉移層的厚度為40-60μm，所述蒸發(fā)層的厚度為80-100μm，所述輻射制冷層的厚度為400-500μm。

8.根據(jù)權利要求1所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于：所述輻射制冷層的纖維直徑為400-700nm。

9.一種輻射蒸發(fā)集成制冷織物的制備方法，用于制備權利要求1-8中任一權利要求所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物，其特征在于，包括以下步驟：采用靜電紡絲技術依次制備層層堆疊的疏水層、轉移層、蒸發(fā)層以及具有疏水性質(zhì)的輻射制冷層；所述輻射制冷層的聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或幾種的混合；所述疏水層的聚合物為聚氨酯、聚乳酸中的一種或兩種的混合物；所述蒸發(fā)層的聚合物為聚丙烯腈、聚酰胺中的一種或兩種的混合物；所述轉移層的材料為所述疏水層、所述蒸發(fā)層選用材料的混合物；所述疏水層、轉移層、蒸發(fā)層組成具有由疏水到親水的吸濕性梯度和纖維直徑由大到小的直徑梯度。

10.根據(jù)權利要求9所述的輻射蒸發(fā)集成制冷織物的制備方法，其特征在于，通過調(diào)整靜電紡絲過程中所用溶液的濃度、電壓以及推速以調(diào)控各層的纖維直徑。

技術總結
本申請?zhí)峁┝艘环N輻射蒸發(fā)集成制冷織物及其制備方法，屬于輻射制冷材料領域。該輻射蒸發(fā)集成制冷織物包括疏水層、轉移層、蒸發(fā)層以及具有疏水性質(zhì)的輻射制冷層。前述四層通過靜電紡絲技術逐層制備并層層堆疊。疏水層、轉移層、蒸發(fā)層組成具有由疏水到親水的吸濕性梯度和纖維直徑由大到小的直徑梯度。通過頂層具有疏水性的輻射制冷層阻止汗液到達織物外表面，解決了汗液聚集在織物表面對近紅外波段的太陽光強烈吸收，進而導致輻射制冷效果下降的問題。通過壓差的作用能夠使皮膚側產(chǎn)生的汗液快速從疏水層轉移并導濕到蒸發(fā)層進行蒸發(fā)，避免皮膚側汗液粘膩感的同時加快汗液蒸發(fā)速率。通過結合輻射制冷和蒸發(fā)制冷共同作用實現(xiàn)有效的人體降溫。

技術研發(fā)人員：孔德興,邵明楊,姚禮偉
受保護的技術使用者：墨光新能科技（蘇州）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30