摘要
辐射制冷是将物体中的热量以电磁波的形式通过大气透明窗口辐射到冷源而不消耗其他形式的能量，以此起到制冷效果。为了达到制冷效果，材料在大气窗口波段需要高透过来散发热量，或者高发射来辐射热量并且反射太阳光。本论文制备了以高分子为基体，无机物作为添加剂的复合薄膜材料，并且研究了其辐射制冷性能，主要内容如下： 1．以聚苯乙烯（PS）和聚乙烯(PE)为高分子基体，CaF2、ZnO和ZnS这三种无机物为添加剂，通过涂覆法制备致密性复合薄膜材料。采用傅里叶变换红外光谱仪对无机物和制备的薄膜材料进行红外透过性能测试，使用光学显微镜对薄膜的厚度进行测量，通过实验室自组装的测温装置对其辐射制冷性能进行测试。结果表明：随着无机添加剂含量的增加，复合薄膜材料的透过性能提高，制冷性能也随之提高；控制无机添加剂的含量和种类相同，PE系列复合薄膜的制冷性能较PS系列的好；其中添加4wt%CaF2的PE复合薄膜，在8-13μm的光谱范围内透过率高达95%，其对应的平衡温度为34.0℃，和未添加的PE薄膜相比，平衡温度下降了3.1℃，制冷性能最好；添加4wt%无机物的CaF2/PE这一系列薄膜厚度控制在30μm左右，平衡温度可以保持在34.5℃附近。CaF2是最具有应用潜力的添加剂。 2.以丙烯酸树脂、PVC和PMMA作为高分子基体，TiO2、ZnO和ZrO2等无机物为添加剂，采用静电纺丝法制备多孔复合薄膜。调整纺丝电压控制孔径大小，采用SEM对纺丝薄膜的微观结构进行表征，傅里叶变换红外光谱仪对材料的反射率和发射率进行测量，通过实验室自制的装置对材料的辐射制冷性能进行测试。结果表明：在0.2-2.5μm波段，孔径小的丙烯酸树脂薄膜较孔径大的反射率高，而且在大气窗口波段发射率也高；控制孔径大小相同，不同高分子基体，丙烯酸树脂体系和PMMA体系在0.2-2.5μm波段反射率高，其中添加2wt%TiO2的丙烯酸树脂薄膜反射率最高，约为89%；PMMA复合纺丝薄膜在0.2-2.5μm波段的反射率随着无机添加剂含量的提高而增大，其中添加6wt%的TiO2/PMMA和ZnO/PMMA复合薄膜反射率可达到89%左右，但对大气窗口处的发射率无明显影响；通过模拟太阳光照，添加2wt%TiO2的丙烯酸树脂薄膜平衡温度最低，为32.1℃，添加6wt%的TiO2/PMMA和ZnO/PMMA复合薄膜平衡温度分别为32.8℃和33.0℃。TiO2/丙烯酸树脂体系既可高度反射太阳光，又在大气窗口高发射，使其有广阔的发展前景。
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