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TW202041363A - 一種輻射降溫材料及其製備方法和應用 - Google Patents

一種輻射降溫材料及其製備方法和應用 Download PDF

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Abstract

本發明公開了一種輻射降溫材料及其製備方法和應用。該輻射降溫材料包括第一功能層、封裝層以及保護層，其結構可採取膜、薄片或塗層等形式。本發明描述的輻射降溫材料，可實現在白天太陽直射下的輻射降溫。透過該輻射降溫材料與散熱主體的表面熱連通，可有效降低散熱主體的溫度，且無需消耗額外的能源。應用領域包括建築、光伏元件及系統、汽車、戶外用品、農牧水產業、航空航太、冷鏈運輸、室外箱櫃罐、紡織、室外通訊設備、工業設備、公用設施、冷卻水系統、能源系統、節能設備裝置等。

Description

一種輻射降溫材料及其製備方法和應用
本發明涉及材料科學技術領域，具體涉及一種輻射降溫材料及其製備方法和應用。
目前，全球變暖的趨勢不斷加劇，尤其在赤道附近低緯度地區，建築物和汽車等在戶外直接暴露於太陽照射下的物體，內部溫度很高，需要消耗大量的能源來降溫。
輻射降溫是一種有效的降溫方法，輻射降溫利用了所有大於絕對零度的物體表面都在以電磁波的形式向外輻射能量的基本物理學原理。大氣層外的外太空溫度接近於絕對零度，因此外太空的溫度接近絕對零度是一種“冷源”，紅外輻射可將地球表面的熱量傳輸到外太空。大量文獻表明，地球的大氣窗在7-14μm波段範圍對紅外輻射（熱輻射）是透明的。
現有的輻射降溫材料應用至對透光有要求的場合時，難以兼顧透射率以及輻射致冷的效率。
本發明旨在提供一種輻射降溫材料及其製備方法和應用。
本發明提供一種輻射降溫材料，所述輻射降溫材料為複數層結構，包括用於輻射降溫的第一功能層，以及封裝層和保護層，所述第一功能層包括至少一層聚合物層；所述第一功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的輻射具有不低於0.8的發射率；所述封裝層設置於所述第一功能層的第一面，所述保護層設置於和第一面相對的第二面；其中，第一面是指第一功能層的任一側的表面，第二面是與第一面相對的另一側的表面。
在一些實施方式中，所述輻射降溫材料還包括第二功能層，所述第二功能層設置於所述第一功能層的第一面，介於所述第一功能層和所述封裝層之間。
本發明還提供一種輻射降溫材料的製備方法，包括： 製備第一功能層，所述第一功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的輻射具有不低於0.8的發射率； 在所述第一功能層的第一面設置封裝層； 在所述第一功能層的第二面設置保護層。 在製備第一功能層的步驟之後，在所述第一功能層的第二面設置保護層的步驟之前，還包括：在所述第一功能層的第一面設置第二功能層，在第二功能層的外面設置封裝層的步驟。
本發明還提供一種如上所述輻射降溫材料的應用方法，包括：將所述輻射降溫材料設於散熱主體，並使所述第一功能層與所述散熱主體熱連通。該應用方法中，熱量從所述散熱主體傳遞給輻射降溫材料，再由所述輻射降溫材料中的第一功能層向外發射熱量，藉此實現輻射降溫。
本發明還提供一種包含所述輻射降溫材料的複合材料。
可選地，所述複合材料由所述輻射降溫材料與基材複合而成。該基材可為金屬、塑膠、橡膠、瀝青、玻璃製品、防水材料、紡織物或編織物。
本發明所述輻射降溫材料具有以下優點：
本發明的輻射降溫材料，基於輻射降溫的基本原理，當該種材料在紅外波段（7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm）的發射率不低於0.8，就可以實現在白天太陽直射下的輻射降溫。另外，基於對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，因此，此材料可實現較好的透射率，可應用至對透射率有特殊要求的領域，如陽光房等，藉此實現透光和輻射致冷的雙重效果。
本發明的輻射降溫材料，透過與散熱主體的表面進行熱連通，可以把散熱主體內的熱量以紅外輻射的方式通過大氣窗發射出去，可有效降低散熱主體的溫度，且無需消耗額外的能源，主要應用在需要降溫的散熱主體的外表面，其應用領域廣泛，包括建築、光伏組件、汽車、戶外用品、農牧水產業、航空航太、冷鏈運輸、室外箱櫃罐、紡織、室外通訊設備、工業設備、公用電氣電子設施、冷卻水系統、能源系統（如：空調/致冷/供暖系統）、節能設備裝置等戶外亟需降溫或散熱的設備、設施，輻射降溫材料還可用於提高太陽能電池、傳統電廠甚至水處理的效率。進一步地，在所述第一功能層和所述封裝層之間設置第二功能層。限定該第二功能層在太陽輻射波段（0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm）的反射率為5~100%，在紅外波段（7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm）的發射率不低於0.8，此第二功能層可進一步將太陽輻射進行反射。因此，更加提高了所述輻射降溫材料的輻射降溫效果，所述輻射降溫材料在-170℃~200℃的工作溫度下提供從6W/m2 ~2640W/m2 的輻射致冷功率，進一步地所述輻射降溫材料在20℃~200℃的工作溫度下提供從388W/m2 ~2640W/m2 的輻射致冷功率。
本發明所述輻射降溫材料，所述封裝層設置於所述第一功能層的第一面或者所述第二功能層上用於對所述第一功能層或所述第二功能層進行封裝保護，防止所述第一功能層和所述第二功能層的氧化、變色、腐蝕、老化等，同時所述封裝層產生膠黏劑的作用，將所述輻射降溫材料固定在散熱主體的表面。
所述保護層設置於與所述第一功能層的第一面相對的第二面，用於對所述第一功能層、所述第二功能層和所述封裝層進行保護，尤其當所述輻射降溫材料在戶外使用時，需要經受嚴苛的氣候條件的考驗，本發明所述保護層由於其材料的特殊性，帶有所述保護層的所述輻射降溫材料耐候性好且具有優異的耐熱性、耐氧化性、耐藥品性、耐磨性和防腐性。
在所述第一功能層和所述第二功能層的外面分別設置所述保護層和所述封裝層，對維持所述第一功能層和所述第二功能層的反射率、透射率和發射率的穩定性有很大的決定作用。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本發明所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出進步性工作前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
本發明的說明書和所附申請專利範圍及上述附圖中的術語“第一”、“第二”、“第三”等是用於區別不同的物件，而不是用於描述特定順序。此外，術語“包括”和“具有”以及它們任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備沒有限定於已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒有列出的步驟或單元，或可選地還包括對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
下面透過具體實施例，分別進行詳細的說明。
請參考圖1和圖2，本發明的一個實施例，提供一種輻射降溫材料。
該輻射降溫材料為複數層結構，包括用於輻射降溫的第一功能層10，以及封裝層30和保護層40，所述第一功能層10包括至少一層聚合物層。所述第一功能層10對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，且對波長範圍為8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的輻射具有不低於0.8的發射率。所述封裝層30設置於所述第一功能層10的第一面，所述保護層40設置於和第一面相對的第二面。較佳地，所述第一功能層10對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，且對波長範圍為8-13μm/8-14μm的紅外波段的輻射具有不低於0.8的發射率。
在一些實施例中，所述輻射降溫材料還可包括第二功能層20，所述第二功能層20設置於所述第一功能層10的第一面，介於所述第一功能層10和所述封裝層30之間。可選地，所述第二功能層20對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有0~95%的透射率，對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有5%~100%的反射率。較佳地，所述第二功能層20對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm的太陽輻射具有0~95%的透射率，對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm的太陽輻射具有5%~100%的反射率。更佳地，所述第二功能層對波長範圍為0.4-0.7μm/0.38-0.78μm/0.4-0.76μm的太陽輻射具有0~95%的透射率，對波長範圍為0.4-0.7μm/0.38-0.78μm/0.4-0.76μm的太陽輻射具有5%~100%的反射率。
請參考圖1，一些實施例中，所述第一功能層10的第一面設置有封裝層30，第二面設置有保護層40，構成透射型的輻射降溫材料。如圖1所示，透射型的輻射降溫材料，從上到下依次包括：保護層40、第一功能層10、封裝層30。
請參考圖2，另一些實施例中，所述第一功能層10的第一面設置有第二功能層20，所述第二功能層20外面設置有封裝層30，第一功能層10的第二面設置有保護層40，構成反射型/半透型的輻射降溫材料，其吸收率很小，幾乎為0。如圖2所示，反射型/半透型的輻射降溫材料，從上到下依次包括：保護層40、第一功能層10、第二功能層20、封裝層30。可選地，該種反射型的輻射降溫材料，其對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射的反射率不低於0.8。
可選地，該種半透型的輻射降溫材料，其對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射的透射率為1%-95%，較佳為5%-95%，更佳為20%-70%。
所述輻射降溫材料的結構可採取膜、薄片或塗層的形式，其第一功能層10可用來設置成與待降溫的散熱主體相連通。
其中，所述第一功能層至少包括聚合物層，可選地，所述聚合物層中包括聚合物和介電粒子50，所述介電粒子分散於所述聚合物中。第一功能層可以僅包括聚合物，也可以包括聚合物以及分散於聚合物中的介電粒子。本文中，所述介電粒子可以是微米級粒子。
可選地，所述聚合物層可包括相互間隔設置的至少一層第一聚合物層和至少一層第二聚合物層，即包括兩個聚合物層。可選地，兩個聚合物層中的任一個聚合物層的聚合物內分散設置有介電粒子，或者兩個聚合物層的聚合物內都分散設置有介電粒子，或者兩個聚合物層的聚合物內可以均不設介電粒子。
可選地，所述聚合物層也可以包括相互間隔設置的至少一層第一聚合物層、至少一層第二聚合物層和至少一層第三聚合物層，即包括三個聚合物層。可選地，三個聚合物層中的任一個或任兩個聚合物層的聚合物內分散設置有介電粒子，或者三個聚合物層的聚合物內都分散設置有介電粒子，或者三個聚合物層的聚合物內可以均不設介電粒子。
當僅包括第一聚合物層時，為單層結構；至少包括兩個聚合物層時，為複數層結構。複數層結構中的每一個聚合物層中的成分彼此之間可以相同，也可以不同。
第一聚合物層、第二聚合物層、第三聚合物層分別用X、Y、Z表示，則聚合物層的結構可以為X、YX、YXY、YXYX、YXYXY、XYZ、YXZ、XZY、XYZXYZ等。所述Y層、Z層可以根據在層狀結構中所屬的位置設置成具有反射、發射、吸收、傳遞、耐候、耐沾汙、疏水、增加上下層附著力、支撐或保護等的作用。
可選地，所述介電粒子與所述第一聚合物層的折射率之差小於0.5。較佳地，所述介電粒子與所述第一聚合物層的折射率之差大於0.1小於0.5。
可選地，所述介電粒子的粒徑在1μm到200μm之間，較佳地，所述介電粒子的粒徑在1μm到200μm之間，較佳為5μm到30μm之間，更有選為10μm±2μm。
可選地，所述介電粒子的構型可以是球體、橢球體、正方體、長方體、棒狀、多面體或其他不定形狀等等。
可選地，所述介電粒子在所述第一功能層中所占的質量比不大於30%，例如在0.3%~30%之間。考慮到介電粒子在所述第一功能層中的質量比太小會影響第一功能層的輻射致冷效果，介電粒子在所述第一功能層中的質量比太大會影響第一功能層的透射率和成膜性，所述介電粒子在所述第一功能層中所占的質量比較佳在0.1%到20%之間，更佳地，0.3%到5%。
可選地，所述介電粒子在所述第一功能層中所占的體積比不大於30%。
可選地，所述介電粒子為有機系粒子或無機系粒子或有機系粒子與無機系粒子的組合。其中，有機系粒子為丙烯酸系樹脂粒子、有機矽系樹脂粒子、尼龍系樹脂粒子、聚苯乙烯系樹脂粒子、聚酯系樹脂粒子和聚氨酯系樹脂粒子中的至少一種；無機系粒子為二氧化矽（SiO2 ）、碳化矽（SiC）、氫氧化鋁（Al(OH)3 ）、氧化鋁（Al2 O3 ）、氧化鋅（ZnO）、硫化鋇（BaS）、矽酸鎂（MgSiO3 ）、硫酸鋇（BaSO4 ）、碳酸鈣（CaCO3 ）和二氧化鈦（TiO2 ）中的至少一種。考慮到無機系粒子在聚合物中的分散均勻性，較佳地，該無機系粒子為二氧化矽（SiO2 ）、二氧化鈦（TiO2 ）和矽酸鎂（MgSiO3 ）中的至少一種。
可選地，所述聚合物層的聚合物為熱塑性聚合物、熱固性聚合物、或熱塑性聚合物與熱固性聚合物的組合。
其中，熱塑性聚合物可採用以下材料中的至少一種：聚4-甲基-1-戊烯(TPX)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚對苯二甲酸1,4-環己烷二甲醇酯(PCT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯(PETG和PCTG)、聚對苯二甲酸乙二醇-醋酸酯(PCTA)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、丙烯腈苯乙烯共聚物（SAN）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物(ABS)、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、三元乙丙橡膠（EPDM）、聚烯烴彈性體（POE）、聚醯胺（PA）、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMA）、聚甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）、聚四氟乙烯（PTFE）、全氟(乙烯丙烯)共聚物（FEP）、聚全氟烷氧基樹脂（PFA）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚苯乙烯（PS）。
其中，熱固性聚合物可採用以下材料中的至少一種：聚醚碸衍生共聚物（PES）、雙烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物（CR-39）、雙組分聚氨酯（PU）。
進一步可選地，聚合物層的材料可以為PVC、PMMA、PC、PS、EVA、POE、PP、PE、TPX、PETG、PCTG、PET中的至少一種的組合。
可選地，聚合物層的顏色可以是透明的。
進一步可選地，聚合物層的材料可以為聚4-甲基-1-戊烯(TPX)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚對苯二甲酸1,4-環己烷二甲醇酯(PCT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯(PETG和PCTG)、聚對苯二甲酸乙二醇-醋酸酯(PCTA)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）中的至少一種的混合物。
從成本、程序及結構的穩定性方面考慮，較佳地，所述聚合物層的層狀結構為YXY，這種特殊的層狀結構，賦予了聚合物層性能的穩定，其中的Y層還產生了支撐及保護X層的作用。即所述聚合物層從上到下包括第二聚合物層、第一聚合物層、第二聚合物層，該第一聚合物層的材料為PET/PEN，第一聚合物層的厚度為50μm ~150μm，第二聚合物層的材料為PET/ PEN，第二聚合物層的厚度為5μm ~20μm。
從降低成本及優化結構方面考慮，更佳地，所述聚合物層的層狀結構可選為YX，即包括相互間隔設置的第一聚合物層和第二聚合物層，該第一聚合物層的材料為PET/ PEN，第一聚合物層的厚度為30μm~60μm，第二聚合物層的材料為 PET/ PEN，第二聚合物層的厚度為5μm~10μm。
可選地，所述封裝層的主要成分包括聚氨酯類膠黏劑、丙烯酸類膠黏劑、環氧樹脂中的至少一種，較佳聚氨酯類壓敏膠和丙烯酸類壓敏膠，更佳為雙組分聚氨酯類壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠，用於對所述第一功能層或所述第二功能層進行封裝保護，同時產生膠黏劑的作用。也就是說，封裝層具有保護第二功能層和/或第一功能層和黏結的雙重作用。
所述封裝層可以是透過貼合的方式或者塗布的方式設置在第二功能層或功能層上。
可選地，所述第二功能層包括至少一層金屬層，或至少一層陶瓷材料層，或至少一層金屬層和至少一層陶瓷材料層的組合。金屬層和陶瓷材料層的混合設置可以同時具有提高反射率和防止金屬層被氧化的作用。
可選地，所述金屬層的材料選自銀、鋁、鉻、鈦、銅或鎳的金屬層，或包括銀、鋁、鉻、鈦、銅和鎳中至少一種元素的金屬合金層。
可選地，所述陶瓷材料層的材料包括氧化鋁、氧化鈦、氧化矽、氧化鈮、氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氮化矽、氮化鈦、矽化鋁、硫化鋅、硫化銦、硫化錫、氟化鎂、氟化鈣中的至少一種。
一些實施例中，第二功能層的結構（從上到下）可包括：銀、鋁、銀+鋁、銀+矽、銀+鈦、鋁+矽、鋁+鈦、銀+鋁+鈦、銀+鋁+矽、銀+氧化矽、鋁+氧化矽、氧化矽+銀+矽、氧化矽+鋁+矽、氧化矽+銀、氧化矽+鋁、氧化矽+銀+鋁+氮化矽、銀+矽鋁合金、氧化矽+銀+氧化矽+銀+氧化矽、氧化矽+銀+氧化鋁+鋁+矽鋁合金等。
可選地，對於反射型的輻射降溫材料，第二功能層的厚度可以在1nm以上調節，較佳5nm到500nm之間，更佳為50nm到200nm之間。
較佳方案中，所述第二功能層至少包括一層金屬層，該金屬層的材料為鋁、銀或鈦，可選地，金屬層至少一個面設置有至少一層陶瓷材料層。陶瓷材料較佳為類金屬氧化物層，比如：氧化矽、氮化矽或氟化鎂，陶瓷材料層可以同時產生提高反射率和耐候耐磨耐氧化防腐的功能。
進一步，所述保護層包括有機氟聚合物（Organofluorine Polymer）層、有機矽聚合物（Resistant Silicone Polymers）層、氟矽共聚物樹脂（Fluorosilicone Copolymer Resin）層、聚乙烯-尼龍（PE/PA）複合膜層、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）層、聚丙烯-尼龍（PP/PA）複合膜層中的至少一種。所述保護層材料因具有優良的光學性能、耐候性能和阻隔性能，進而具有優異的透明度、耐熱性、耐氧化性、耐藥品性、和防腐性。所述有機氟聚合物層包括以下材料中的至少一種：聚四氟乙烯（PTFE）層、全氟(乙烯丙烯)共聚物（FEP）層、聚全氟烷氧基樹脂(PFA)層、聚三氟氯乙烯（PCTFE）層、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)層、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）層、聚偏氟乙烯（PVDF）層和聚氟乙烯（PVF）層。考慮到氣候條件的多樣化及使用場所的複雜化，選擇耐熱性、耐氧化性、耐藥品性和防腐性更好的材料，較佳地，所述有機氟聚合物層的材料為聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）和乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)中的至少一種。
可選地，保護層包括聚四氟乙烯（PTFE）層、聚偏氟乙烯（PVDF）層、聚氟乙烯（PVF）層、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）層、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）層、聚乙烯-尼龍（PE/PA）複合膜層、乙烯-乙烯醇共聚物（PE/PA or EVOH）層、聚丙烯-尼龍（PP/PA）複合膜層。
可選地，所述封裝層的厚度在1μm到500μm之間，較佳5μm到100μm之間。
可選地，所述保護層的厚度在1μm到300μm之間，較佳5~150μm或者2~50μm。
可選地，所述第一功能層的厚度在5μm到500μm之間，較佳10μm到200μm之間。
當所述輻射降溫材料包含第二功能層時，根據輻射降溫材料對透明性的不同要求，所述第二功能層的厚度可在1nm以上調節，例如在5nm到500nm之間。根據第二功能層的厚度及材質的不同，輻射降溫材料對於太陽光的透射率可以實現在0~95%之間調整，形成反射型/半透型的輻射降溫材料。
進一步地，本發明實施例的輻射降溫材料，可在-170℃~200℃的工作溫度下提供從6W/m2 ~2640W/m2 的輻射降溫致冷功率。
進一步地，本發明實施例的輻射降溫材料，可以與金屬、塑膠、橡膠、瀝青、玻璃製品、防水材料、紡織物、編織物等材料複合而形成複合材料。
如上，本發明實施例公開了一種輻射降溫材料，該材料可以薄膜的方式存在，即，輻射降溫薄膜；也可以以薄片或塗層等形式存在。
根據工作方式的不同，該輻射降溫材料可分為反射型輻射降溫薄膜、透射型的輻射降溫薄膜和半透型的輻射降溫薄膜。下面分別進一步說明：
1.1 反射型的輻射降溫薄膜
反射型的輻射降溫薄膜同時具有反射和輻射降溫致冷的功能，反射型的輻射降溫薄膜包括第一功能層，還包括與所述第一功能層相接觸的用於反射太陽光的第二功能層，該第二功能層包括金屬層、金屬襯底和/或陶瓷材料層。
第一功能層的特徵在於對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的紅外光發射率為0.8至1.0，更佳為0.9-1.0。反射型的輻射降溫薄膜對波長範圍0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽光的反射率為0.8至1，較佳為0.9至1。
1.2 透射型的輻射降溫薄膜
透射型的輻射降溫薄膜同時具有透光和輻射降溫致冷的功能，透射型的輻射降溫薄膜包括第一功能層。
第一功能層的特徵在於對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的紅外光發射率為0.8至1.0，較佳為0.9-1.0。
透射型的輻射降溫薄膜對波長範圍為0.25-2.5μm /0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽光的吸收率為0至0.3。
1.3半透型的輻射降溫薄膜
半透型的輻射降溫薄膜同時具有透光、反射和輻射降溫致冷的功能，半透型的輻射降溫薄膜包括第一功能層，還包括與所述第一功能層相接觸的用於反射太陽光的第二功能層，該第二功能層包括金屬層、金屬襯底和/或陶瓷材料層。
第一功能層的特徵在於對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的紅外光發射率為0.8至1.0，較佳為0.9-1.0。
半透型的輻射降溫薄膜對於太陽能的透射率可以實現在1%-95%之間調整，較佳為5%-95%，更佳為20%-70%。
下面，結合若干具體實施例，具體說明不同類型的輻射降溫材料中，不同材料層的參數變化與性能的關係。
本發明提供一個實施例，該輻射降溫材料包括第一功能層、封裝層和保護層。所述封裝層設置於所述第一功能層的第一面，所述保護層設置於和第一面相對的第二面。所述第一功能層包括一個聚合物層。該實施例中，第一功能層的材料為PET，厚度為150μm，介電粒子為SiO2 ，介電粒子的粒徑為6μm。該封裝層的材料為雙組分聚氨酯類壓敏膠；該保護層的材料為聚偏氟乙烯（PVDF）。圖4為該實施例中，含有不同質量比的介電粒子的第一功能層中波長與發射率的關係圖。SiO2 在第一功能層中所占的質量比分別為2%、4%、6%和8%時，含有不同質量比SiO2 的第一功能層中波長與發射率的關係如圖4所示，由圖4可得知，含有SiO2 的第一功能層，較多質量比的SiO2 的含量增加了7~14μm紅外線的發射率，而在太陽光譜中沒有顯著的吸收效果。請參考圖5，是本該實施例中第一功能層中波長與反射率和透射率關係的曲線圖（其中介電粒子SiO2 在第一功能層中所占的質量比為4%）。由圖5可得知，第一功能層在300~2500nm的透射率平均在90%左右，反射率平均在10%左右，在太陽光譜中沒有顯著的吸收效果。此時，將此實施例中介電粒子SiO2 在第一功能層中所占的質量比為4%的材料定義為透射型的輻射降溫材料A。
本發明還提供一個實施例，該輻射降溫材料包括第一功能層、第二功能層、封裝層和保護層。所述第二功能層設置於所述第一功能層的第一面，所述保護層設置於和第一面相對的第二面。所述封裝層設置於所述第二功能層。所述第一功能層包括一個聚合物層。該實施例中，第一功能層的材料為PET，厚度為150μm，介電粒子為SiO2 ，介電粒子的粒徑為6μm，介電粒子SiO2 在第一功能層中所占的質量比為4%。所述封裝層的材料為丙烯酸類壓敏膠；所述保護層的材料為氟矽共聚物樹脂。請參考圖6，其為該實施例中，不同厚度的第二功能層中波長與反射率關係的曲線圖。所述第二功能層的結構（從上到下）為鋁+氧化矽，鋁層和氧化矽層的厚度比為1：1，當所述第二功能層的厚度為30nm、50nm、80nm、100nm、150nm時，第二功能層中波長與反射率關係的曲線圖如圖6所示，第二功能層在300~2500nm的反射率隨著第二功能層厚度的增加而增加。請參考圖7，其為該實施例中，不同厚度的第二功能層中波長與透射率關係的曲線圖。當第二功能層的厚度為30nm、50nm時，第二功能層中波長與透射率關係的曲線圖如圖7所示，第二功能層在300~2500nm的透射率隨著第二功能層厚度的增加而減小。其中第二功能層的厚度為30nm、50nm時由於其透射率為5%以上，定義為半透型的輻射降溫材料。其中該實施例第二功能層的厚度為30nm作為半透型的輻射降溫材料B。當選擇性功能層的厚度為80nm、100nm、150nm時由於其透射率為5%以下，定義為反射型的輻射降溫材料。其中該實施例第二功能層的厚度為80nm作為反射型的輻射降溫材料C。
本發明還提供以下實施例：
本發明還提供另一實施例，該輻射降溫材料包括第一功能層、封裝層和保護層。所述第一功能層包括兩個聚合物層。所述封裝層設置於所述第一功能層的第一面，所述保護層設置於和第一面相對的第二面。該實施例中，第一功能層的材料為PEN，厚度為100μm，介電粒子為有機矽系樹脂粒子，介電粒子的粒徑為10μm，介電粒子有機矽系樹脂粒子在第一功能層中所占的質量比為5%。該封裝層的材料為雙組分聚氨酯類壓敏膠；該保護層的材料為乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）。所述第一功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽光的透射率為92%，且對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的紅外線的發射率為0.94。
本發明還提供另一實施例，該輻射降溫材料包括第一功能層、封裝層和保護層。所述第一功能層包括兩個聚合物層。所述封裝層設置於所述第一功能層的第一面，所述保護層設置於和第一面相對的第二面。該實施例中，第一功能層的材料為PC，厚度為80μm，介電粒子為MgSiO3 ，介電粒子的粒徑為11μm，介電粒子MgSiO3 在第一功能層中所占的質量比為9%。該封裝層的材料為雙組分聚氨酯類壓敏膠；該保護層的材料為有機矽聚合物。所述第一功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽光的透射率為90%，且對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的紅外線的發射率為0.91。
本發明還提供另一實施例，該輻射降溫材料包括第一功能層、第二功能層、封裝層和保護層。所述第二功能層設置於所述第一功能層的第一面，所述保護層設置於和第一面相對的第二面。所述封裝層設置於所述第二功能層上。所述第一功能層包括兩層聚合物層。該實施例中，第一功能層的材料為PMMA，厚度為70μm，介電粒子為尼龍系樹脂粒子，介電粒子的粒徑為5μm，介電粒子尼龍系樹脂粒子在第一功能層中所占的質量比為4%。所述第二功能層為氟化鎂，所述第二功能層的厚度為20nm，該封裝層的材料為環氧樹脂；該保護層的材料為聚乙烯-尼龍（PE/PA）複合膜。所述輻射降溫材料對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽光的透射率為55%，且對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的紅外光的發射率為0.93。
本發明還提供另一實施例，該輻射降溫材料包括第一功能層、第二功能層、封裝層和保護層。所述第二功能層設置於所述第一功能層的第一面，所述保護層設置於和第一面相對的第二面。所述封裝層設置於所述第二功能層上。所述第一功能層包括兩層聚合物層。該實施例中，第一功能層的材料為PETG/PCTG，厚度為35μm，介電粒子為聚苯乙烯系樹脂粒子，介電粒子的粒徑為15μm，介電粒子聚苯乙烯系樹脂粒子在第一功能層中所占的質量比為10%。所述第二功能層為氮化矽，所述第二功能層的厚度為25nm，該封裝層的材料為丙烯酸類壓敏膠；該保護層的材料為聚乙烯-尼龍（PE/PA）複合膜。所述輻射降溫材料對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽光的透射率為40%，且對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的紅外光的發射率為0.92。
請參考圖3，本發明的一個實施例，還提供一種如上文所述輻射降溫材料的製備方法。該輻射降溫材料可分為反射型的輻射降溫薄膜、半透型的輻射降溫薄膜和透射型的輻射降溫薄膜。
對於透射型的輻射降溫薄膜，製備方法可包括：
製備第一功能層，所述第一功能層包括至少一層聚合物層，所述第一功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的輻射具有不低於0.8的發射率；
在所述第一功能層的第一面設置封裝層；
在所述第一功能層的第二面設置保護層。
對於半透型的輻射降溫薄膜，製備方法可包括：
製備第一功能層，所述第一功能層包括至少一層聚合物層，所述第一功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的輻射具有不低於0.8的發射率；
在所述第一功能層的第一面設置第二功能層，在第二功能層的外面設置封裝層；
在所述第一功能層的第二面設置保護層。
也就是說，可以根據輻射降溫材料的透明性要求，選擇或不選擇設置第二功能層的步驟。不設置第二功能層，可以提高材料的透明性，製成透射型的輻射降溫材料，此時要求透射型的輻射降溫材料對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射的透射率不低於0.8。設置第二功能層，可以提高材料的反射性，製成反射型/半透型的輻射降溫材料，此時對於反射型的輻射降溫材料要求第二功能層的材料對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射的反射率不低於0.8，對於半透型的輻射降溫材料要求第二功能層的材料對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射的透射率為1%-95%，較佳為5%-95%，更佳為20%-70%。
可選地，製備第一功能層包括：將介電粒子分散於聚合物中形成所述聚合物層。其中，所述介電粒子可以採用無機系粒子或有機系粒子或兩者的組合。
一些實施例中，製備第一功能層可具體包括：
採用單層擠塑、複數層共擠、熔融成膜或雙向拉伸的方式，將聚合物與介電粒子加工成層狀結構的聚合物層，作為第一功能層。
其中，單層擠塑或複數層共擠或熔融成膜的製備方式，其製備過程可包括：聚合物原料輸送→50~150℃乾燥→220~280℃熔融擠出→流延→冷卻（冷輥溫度設置為20~150℃）→牽引→收卷製得。
所述熔融成膜方法的主要步驟包括流延和吹膜程序。吹膜程序可包括上吹風冷程序或下吹水冷程序。
雙向拉伸的製備方式，其製備過程可包括：原料輸送→150~180℃乾燥→250~280℃熔融擠出→流延→冷卻（冷輥溫度設置為15~30℃）→縱向拉伸（紅外線加熱溫度為200~300℃，縱向拉伸比為1.5:1~4.5:1）→橫向拉伸（定型溫度為150~190℃，橫向拉伸比為1.5:1~4.5:1）→牽引→收卷製得。
雙向拉伸的製備方式也可以縱向拉伸和橫向拉伸同時進行，一步完成。
可選地，製備第一功能層還包括：對製成的聚合物層進行單層或複數層塗覆或溶液成膜。
即，可採用單層擠塑或複數層共擠或熔融成膜或雙向拉伸+單層或複數層塗覆或溶液成膜的方式，將準備好的聚合物加工成聚合物層，作為第一功能層的基材；然後將所述聚合物和所述介電粒子混合形成內部分散有介電粒子的聚合物層；再透過單層或複數層塗覆或溶液成膜的方式，塗覆在所述基材上，作為第一功能層。採用該種方式製備的第一功能層，可包括至少一層分散有介電粒子的聚合物層。
單層或複數層塗覆或溶液成膜的主要步驟可包括：放卷→表面處理（表面處理主要為除塵、電暈，作用為保持基材清潔度和提高黏接力）→塗布→乾燥→收卷。所說的塗布是在基材上塗布聚合物與介電粒子的混合物。
一些實施例中，在所述第一功能層的第一面設置第二功能層可具體包括： 透過磁控濺射程序、蒸發鍍膜程序、離子濺射程序、電鍍程序或電子束鍍膜程序，將第二功能層沉積在第一功能層的第二面。
其中磁控濺射程序的主要步驟可包括：抽真空至真空度為10-2 ~10-6 Pa→放卷（放卷速度為1~500m/min）→充入氣體（氣體為氬氣、氮氣、氧氣或空氣）→離子清潔→真空室鍍膜(鍍膜功率為1~100KW)→收卷。
蒸發鍍膜程序的主要步驟可包括：抽真空至真空度為10-2 ~10-6 Pa→放卷（放卷速度為1~500m/min）→充入氣體（氣體為氬氣、氮氣、氧氣或空氣）→離子清潔→預蒸發→蒸發鍍膜→收卷。
離子濺射程序的主要步驟可包括：抽真空至真空度為10-2 ~10-6 Pa→放卷（放卷速度為1~500m/min）→充入氣體（氣體為氬氣、氮氣、氧氣或空氣）→離子清潔→鍍膜(鍍膜功率為1~100KW)→收卷。
一些實施例中，在第二功能層的外面設置封裝層可具體包括：透過貼合的方式或者透過塗布的方式，將封裝層設置在第二功能層或第一功能層上。封裝層可以產生對第二功能層和/或功能層進行封裝保護的作用，同時可產生膠黏劑的作用。其主要成分可包括聚氨酯類壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠、環氧樹脂等材料中的至少一種。
一些實施例中，在所述第一功能層的第一面設置封裝層可具體包括：透過塗布或貼合或複數層共擠的方式，在所述第一功能層的第二面製備、形成保護層。
可選地，可以透過塗布的方式將聚四氟乙烯（PTFE）層、全氟(乙烯丙烯)共聚物（FEP）層、聚全氟烷氧基樹脂(PFA)層、聚三氟氯乙烯（PCTFE）層、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)層、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）層、聚偏氟乙烯（PVDF）層、聚氟乙烯（PVF）層、有機矽聚合物（Resistant Silicone Polymers）層、氟矽共聚物樹脂（Fluorosilicone Copolymer Resin）層、聚乙烯-尼龍（PE/PA）複合膜層、聚乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）層、聚丙烯-尼龍（PP/PA）複合膜層的塗布液塗在第一功能層的第二面，形成保護層，主要步驟可包括：放卷→表面處理（表面處理主要為除塵、電暈，作用為保持基材清潔度和提高黏接力）→塗布→乾燥→收卷。
可選地，可以透過貼合的方式將聚四氟乙烯（PTFE）層、全氟(乙烯丙烯)共聚物（FEP）層、聚全氟烷氧基樹脂(PFA)層、聚三氟氯乙烯（PCTFE）層、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)層、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）層、聚偏氟乙烯（PVDF）層、聚氟乙烯（PVF）層、有機矽聚合物（Resistant Silicone Polymers）層、氟矽共聚物樹脂（Fluorosilicone Copolymer Resin）層、聚乙烯-尼龍（PE/PA）複合膜層、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）層或聚丙烯-尼龍（PP/PA）複合膜層設置在第一功能層的第二面，形成保護層中。
可選地，將聚四氟乙烯（PTFE）層、全氟(乙烯丙烯)共聚物（FEP）層、聚全氟烷氧基樹脂(PFA)層、聚三氟氯乙烯（PCTFE）層、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)層、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）層、聚偏氟乙烯（PVDF）層、聚氟乙烯（PVF）層、有機矽聚合物（Resistant Silicone Polymers）層、氟矽共聚物樹脂（Fluorosilicone Copolymer Resin）層、聚乙烯-尼龍（PE/PA）複合膜層、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）層或聚丙烯-尼龍（PP/PA）複合膜層，與功能層原料一起透過複數層共擠的方式形成在第一功能層表面，製備過程可包括：原料輸送→50~150℃乾燥→220~280℃熔融擠出→流延→冷卻（冷輥溫度設置為20~150℃）→牽引→收卷製得。
本發明的一個實施例，還提供一種複合材料，該複合材料包含如上文所述的輻射降溫材料，由所述輻射降溫材料與其它材料複合而成。
可選地，所述複合材料可以由所述輻射降溫材料與金屬、塑膠、橡膠、瀝青、玻璃製品、防水材料、紡織物或編織物材料複合而成。但需要理解，這裡所述金屬、塑膠、橡膠、瀝青、玻璃製品、防水材料、紡織物或編織物材料並非窮舉，所述複合材料還可以由所述輻射降溫材料與其它材料複合而成。
舉例說明如下：
1）與織物的結合
將輻射降溫材料與織物相結合，製備出具有輻射降溫致冷功能的織物，應用於服裝、帽子、窗簾、天幕簾、天棚簾、帳篷、傘、手套、鞋、特種服裝（高空、野外作業的特種服裝）等。
2）與戶外膜材的結合
將輻射降溫材料與戶外膜材相結合，戶外膜材可以為高強度柔性薄膜材料，製備出具有輻射降溫致冷功能的複合膜材，應用於膜結構建築、帳篷、陽傘等，可以大幅降低戶外無空調配備設施內的溫度水準。
3）與防水卷材的結合
將輻射降溫材料與防水卷材相結合，製備出具有輻射降溫致冷功能的防水卷材，應用於屋頂、路面等。
4）與玻璃的結合
輻射降溫材料與玻璃相結合，製備出具有輻射降溫致冷功能的玻璃，應用於建築物、太陽能光伏元件及系統、汽車等。
5）與金屬的結合
將輻射降溫材料與金屬相結合，製備出具有輻射降溫致冷功能的金屬，應用於冷收集器、陰涼庫屋頂、水箱等。
6）與其他產品相結合的應用方式
將輻射降溫材料與其他需要降溫環境的產品相結合，所製備的產品具有被動的輻射降溫致冷功能，熱量直接傳遞給輻射降溫材料，從輻射降溫材料的功能層輻射熱量。
本發明還提供一種如上文所述輻射降溫材料用於降溫的應用方法。該方法可包括：將所述輻射降溫材料中的第一功能層設置成與散熱主體相連通，特別是與散熱主體的表面進行熱連通；將熱量從所述散熱主體傳遞給輻射降溫材料；由所述輻射降溫材料中的第一功能層向外發射熱量，特別的，從輻射降溫材料中功能層輻射熱量。
這樣，太陽向所述散熱主體輻射的熱量或者所述散熱主體內/上的熱量，就可以傳遞至所述輻射降溫材料進而發射出去，實現降溫的效果。
所述輻射降溫材料可以設置於建築物的屋頂、視窗或外牆上，光伏元件中的某一部件上，汽車的車頂、視窗或車身上，戶外複合膜材上如膜結構建築、帳篷、陽傘等，戶外用品上如服裝、帽子、手套、鞋、特種服裝/頭盔（高空、野外作業的特種服裝）等，農牧水產業所用的普通大棚、溫室大棚或智慧大棚上等，航空航太領域中太空船儀器散熱面外面、暴露於空間環境的結構件外面、複數層隔熱元件外面等，冷鏈運輸所用運輸工具外面，室外箱櫃上如室外綜合櫃、通信櫃、配電櫃、電氣櫃、集裝箱（包括普通集裝箱、需要保持恒溫及冷鏈物流的集裝箱）等，存儲罐體上例如液化天然氣存儲罐，窗及窗簾上，室外通訊設備如室外機櫃、基站或射頻單元上等，工業設備例如工業用儀器儀錶及其機櫃上等、公用設施例如路燈及其散熱器件上、空調例如空調室外機的外面、冷卻水系統上、能源系統上（如：空調/致冷/供暖系統）、節能設備裝置上，以及戶外極需降溫或散熱的設備、設施，輻射降溫材料還可用於提高太陽能電池、傳統電廠甚至水處理的效率。
如上所述，本發明實施例提供了一種輻射降溫材料、其製備方法、其複合材料及其應用方法。
本發明的輻射降溫材料，基於輻射降溫的基本原理，在紅外波段（7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm）的發射率高於0.8，可以實現在白天太陽直射下的輻射降溫，並且基於應用領域的不同，在一些需要透光的應用場所，可以透過調節輻射降溫材料的透射率實現透光和輻射致冷的雙重效果。進一步地，引入第二功能層，使該種材料在太陽輻射波段（0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm）的反射率盡可能高，在紅外波段（7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm）的發射率也盡可能高，因此，其輻射降溫效果更好。
本發明的輻射降溫材料，透過與散熱主體的表面進行熱連通，可以把散熱主體內的熱量以紅外輻射的方式通過大氣窗發射出去，可有效降低散熱主體的溫度，且無需消耗額外的能源。
本發明的輻射降溫材料，其應用領域廣泛，包括建築、光伏元件及系統、汽車、戶外用品、農牧水產業、航空航太、冷鏈運輸、室外箱櫃罐、紡織行業、室外通訊設備、工業設備、公用設施、冷卻水系統、能源系統（如：空調/致冷/供暖系統結合）、節能設備裝置等，以及戶外極需降溫或散熱的設備、設施。
進一步地，所述輻射降溫材料可以應用於建築領域包括工業建築、商業建築、居民住宅建築和公共建築。
進一步地，所述輻射降溫材料可以應用於工業設備，例如戶外配電櫃。
進一步地，所述輻射降溫材料可以應用於公用設施，例如路燈及其散熱器件、廁所屋頂牆面、場館的路面。
進一步地，所述輻射降溫材料可以應用於戶外極需降溫或散熱的設備、設施。
本發明還可透過下列非限制性示例來進一步理解。
示例 1：建築
為了說明輻射致降溫材料的降溫致冷效果，下面以所述輻射降溫材料應用於建築為例進行說明。
實施例1-1
將不銹鋼材質，內部長寬高分別為5m、4m、3m的展示屋，放置在某一地區室外空曠的地方，在屋頂和四面牆的外面都貼上反射型的輻射降溫材料C(0.25~2.5μm反射率為90.2%，7~14μm發射率為92.2%)。這裡將貼上反射型的輻射降溫材料的室外展示屋定義為展示屋A，用帶有資料記錄儀的熱電偶測量和記錄展示屋A表面和內部共9個測試點在某一天內24個小時內的溫度變化。
比較例1-2
將同樣大小、材質、結構和形狀的展示屋，放置在與展示屋A環境一致的地方，但屋頂和四面牆的外面都不貼輻射降溫材料，這裡將未貼輻射降溫材料的展示屋定義為展示屋B，用帶有資料記錄儀的熱電偶測量和記錄展示屋B表面和內部共9個測試點在與展示屋A同一天同一時間段內的溫度變化。展示屋A和展示屋B測試點的分佈相同，如圖8a和圖8b所示。
圖8a和圖8b中A1為展示屋A屋頂外表面正中間位置處、輻射降溫材料下表面溫度的測試點，A6為展示屋A東側牆外表面正中間位置處、輻射降溫材料下表面溫度的測試點，A7為展示屋A西側牆外表面正中間位置處、輻射降溫材料下表面溫度的測試點、A8為展示屋A南側牆外表面正中間位置處、輻射降溫材料下表面溫度的測試點、A9為展示屋A北側牆外表面正中間位置處、輻射降溫材料下表面溫度的測試點，A2、A3、A4、A5為展示屋A內與地面垂直的同一豎直線上，離地面不同高度地方空氣溫度的測試點。如圖8b所示，還測試了戶外的環境溫度。
圖8a和圖8b中B1、B6、B7、B8、B9分別為展示屋B的屋頂外表面正中間位置處、東側牆外表面正中間位置處、西側牆外表面正中間位置處、南側牆外表面正中間位置處、北側牆外表面正中間位置處溫度的測試點，B2、B3、B4、B5為展示屋B內與地面垂直的同一豎直線上，離地面不同高度地方空氣溫度的測試點。
請參考圖8c，室外及展示屋A表面不同位置的測溫點曲線圖。由圖8c可知，將輻射降溫材料貼在展示屋A外表面上時，展示屋A外表面、輻射降溫材料下表面（包括屋頂和東南西北四個方向）的溫度均比戶外環境溫度低，溫度最高下降了10℃左右。
由圖8d可知，貼了輻射降溫材料的展示屋A，全天24h其室內縱向上不同點的溫度均低於環境溫度，與戶外相比溫度最高下降了10℃左右；且隨著日照時間增加，逐步出現距離屋頂越近溫度越低的現象，說明輻射降溫材料具有明顯的被動式輻射致冷效果。
由圖8e可知，未貼輻射降溫材料的展示屋B外表面（包括屋頂和東南西北四個方向）的溫度比戶外溫度最高高30℃左右。由圖8c和圖8e可知，貼了輻射降溫材料的展示屋A比未貼輻射降溫材料的展示屋B表面溫度最高低37℃左右。
由圖8f可知，未貼輻射降溫材料的展示屋B，其縱向上不同點的溫度差較大，且越接近展示屋的屋頂，溫度越高，溫度分層較明顯。
示例 2：光伏組件
將輻射降溫材料應用於太陽能光伏領域，可以解決太陽能電池工作溫度過高問題，提高太陽能光伏元件的光電轉化率。
為了說明輻射降溫材料的降溫致冷效果，下面舉例說明。
實施例2-1
將透射型的輻射降溫材料A（可見光透射率為91.2%、8~13μm的紅外發射率為93.1%），設置在光伏元件正面玻璃的外表面。
比較例2-2
同樣的光伏元件（保證元件出廠I-V性能高度一致），光伏元件正面玻璃的外表面不做任何處理。
測試實施例2-1和比較例2-2在同一地方同一天不同時刻的溫度和輸出功率，試驗元件為P型單晶矽元件，選取八月某一典型日進行試驗，試驗地點在北緯29°附近，測溫點置於元件背板下方中間位置，且不受光照影響，測試資料見下表：
表1-1 實施例2-1和比較例2-2溫度和輸出功率對比
時間/h 實施例2-1/℃ 比較例2-2/℃ 差值/℃ 實施例2-1/W 比較例2-2/W 差值/W
8:00 41.9 45.1 3.2 213.2 210.7 2.5
9:00 43.2 49.3 6.1 217.2 212.4 4.8
10:00 49.6 58.5 8.9 221.8 214.7 7.1
11:00 50.5 61.3 10.8 227.3 218.5 8.8
12:00 54.1 65.9 11.8 232.8 222.9 9.9
13:00 53.3 63.7 10.4 228.5 219.7 8.8
14:00 54.4 63.4 9.0 225.7 218.4 7.3
15:00 47.0 53.8 6.8 220.0 214.6 5.4
16:00 46.5 52.6 6.1 213.4 208.5 4.9
17:00 43.2 47.7 4.5 210.1 206.7 3.4
18:00 39.2 42.1 2.9 205.6 203.5 2.1
由表1-1可知，①正面設置了輻射降溫材料的元件，背板表面溫度明顯比沒貼膜的元件更低；②設置輻射降溫材料元件的輸出功率比沒設置輻射降溫材料元件的輸出功率高；③設置輻射降溫材料元件的輸出功率與沒設置輻射降溫材料元件的輸出功率的差值在中午時達到最大，輻射降溫材料在中午時的致冷效果最好；④透過輻射降溫材料可長久有效地降低光伏元件的表面溫度，提高光電轉化率，增加輸出功率。
示例 3：汽車
輻射降溫材料應用於汽車領域時，具有以下的應用方式：①直接將輻射降溫材料設置在汽車的車頂、天窗、車身或車身玻璃等部位上；②在生產汽車時將輻射降溫材料與原來的部件相結合，製備出具有輻射致冷功能的部件。如：將天窗製備成具有輻射降溫功能的天窗；將玻璃製備成具有輻射致冷功能的玻璃等。
將輻射降溫材料應用於汽車，具有以下的效果： 1、大幅降低車頂、天窗、車身或車身玻璃等部位和車內的溫度，解決太陽暴曬下駐車升溫問題，藉此延長了汽車壽命和安全性，增加了汽車內部的舒適度； 2、降低空調能耗，延長續航里程。
為了說明輻射降溫材料產品的效果，下面舉例說明。
實施例3-1
現有廣汽傳祺GS8的汽車C，在玻璃外面貼上透射型的輻射降溫材料A（透明的輻射降溫材料的透射率為91.2%，7~14μm的平均發射率為92.2%），在汽車裡面設置5個測溫點，測溫點C1：前座齊肩高空氣溫度；測溫點C2：中座齊肩高空氣溫度；測溫點C3：後座齊肩高空氣溫度；測溫點C4：前車身頂部內表面溫度；測溫點C5：中車身頂部內表面溫度。每隔30min測試一次溫度資料，測試持續時間為24h，測試結果如圖9b。
比較例3-2
現有與汽車C同樣型號的汽車D，汽車D在玻璃上不做任何處理，在汽車D內部分別設置與汽車C內部位置相同的測溫點，分別為D1、D2、D3、D4、D5，將汽車D放置在與汽車C環境一致的地方，每隔30min測試一次溫度資料，測試持續時間為24h，測試結果如圖9c。
圖9a是汽車C和D內測溫點的示意圖。
圖9b是汽車C內測溫點的溫度曲線圖。
圖9c是汽車D內測溫點的溫度曲線圖。
圖9d是汽車C和D內同樣位置測溫點溫差的曲線圖。
由圖9b、9c、9d可得： 在同一時刻，貼了透射的輻射致冷材料的汽車C的5個測溫點溫度比汽車D中對應的5個測溫點的溫度低。其中測溫點C1與D1的最大溫差可達9℃、測溫點C2與D2的最大溫差可達10℃、測溫點C3與D3的最大溫差可達9℃、測溫點C4與D4的最大溫差可達18℃、測溫點C5與D5的最大溫差可達13℃。說明輻射降溫材料應用到汽車玻璃上對車內空間產生了一定的降溫效果，且降溫效果顯著。
結論： ①  輻射致冷材料應用於汽車，可大幅降低車頂、天窗、車身或車身玻璃等部位和車內溫度，解決太陽暴曬下駐車升溫問題，藉此延長汽車壽命和安全性，增加汽車內部的舒適度； ②  輻射致冷材料應用於汽車，可達到一定的節能效果，降低汽車空調能耗，延長續航里程，減少CO2 的排放。
示例 4：窗簾領域
將輻射致冷技術應用於窗簾領域時，具有以下的應用方式：①將具有輻射致冷功能的薄膜或塗料附著在窗簾上；②將輻射致冷技術與市場上普通的窗簾原材料相結合，製備出具有輻射致冷作用的窗簾。
為了說明輻射降溫材料的效果，下面舉例說明。
實施例4-1
將塗料形式的反射型的輻射降溫材料C（反射率為90.2%，在8~13μm的紅外發射率為93.1%）塗布於捲簾E的表面，將捲簾E安裝在XXX型號汽車1的天窗內，塗布面朝向天窗，測試安裝捲簾E的汽車1內E1、E2、E3，3個測溫點的溫度變化。
測溫點的溫度變化。
比較例4-2
現有與捲簾E同樣大小、材質和款式的捲簾F，在捲簾F的表面不做任何處理，將捲簾F安裝在與汽車1同樣型號的汽車2的天窗內，測試安裝捲簾F的汽車2內F1、F2、F3，3個測溫點的溫度變化。
其中，測溫點E1、E2、E3分別為：汽車天窗內表面、捲簾表面（朝向天窗一側）、室內空氣測溫點；F1、F2、F3為與E1、E2、E3相對應相同位置的3個測溫點。
圖10a是安裝捲簾E的汽車1和安裝捲簾F的汽車2內測溫點示意圖。
圖10b是安裝捲簾E的汽車1和安裝捲簾F的汽車2內測溫點的溫度曲線圖。
圖10c是安裝捲簾E的汽車1和安裝捲簾F的汽車2內同樣位置測溫點溫差的曲線圖。
由圖10c可知： ①  塗布了輻射致冷材料的捲簾E表面溫度相對於捲簾F表面溫度最高可下降35℃。 ②  塗布了輻射致冷材料的捲簾可使汽車1內的空氣溫度相對於汽車2內的空氣溫度最高可下降15℃。 ③  汽車1與汽車2內的溫差與汽車內溫度成正比，溫度越高，溫差越大。
結論： ①  說明透過輻射致冷材料反射的太陽輻照的可見光與近紅外部分能量仍然能夠有效穿透白玻璃，向外部環境排散。輻射致冷材料佈置於白玻璃內側仍能夠發揮可觀的輻射致冷功效。 ②  輻射降溫材料塗布在捲簾上具有明顯的被動式降溫效果。
示例5：農牧水產業
將輻射降溫材料與農牧水產業大棚結合，可減緩夏天及熱帶地區高溫對農作物的損害，提高產量和品質，減少牲畜因高溫引起的疾病發病率，提高出欄率，綜合經濟效益高。
原理是透過輻射降溫材料將大棚內的熱量以紅外輻射的方式透過大氣窗向外太空（-270℃）源源不斷傳遞。透過調節超材料裡面的微奈結構設計與尺寸控制調控電磁波輻射波長，使紅外發射率提高，增強熱輻射效率。
將輻射降溫材料運用在農業大棚上：①可以保證可見光範圍內的高透射率，滿足農牧水產業生長所需的充足陽光；②降低紫外透過率，減少紫外線對農牧水產業的危害；③降低大棚內的溫度，促進農牧水產業的生長。
為了說明農牧水產業用輻射降溫材料的效果，下面舉例說明。
實施例5-1
將模擬溫室大棚G放置於空曠的地方，將透射型的輻射降溫材料A黏貼在大棚G的外表面，透明的輻射降溫材料透射率在91.2%，8~10μm的紅外平均發射率為93.8%。
對其內部的溫度選取不同的測溫點進行測試。
比較例5-2
將與模擬溫室大棚G同樣大小、形狀、材質、結構的大棚H放置在與大棚G環境一致的地方，對其內部的溫度選取與大棚G同樣的測溫點進行對比測試。
圖11a是大棚G和H內測溫點的示意圖。
其中，G1、G2、G3分別為模擬溫室大棚G內正南面玻璃的內表面、玻璃溫室內中心位置空氣、玻璃溫室內頂部內表面的測溫點；H1、H2、H3為與模擬溫室大棚G相對應位置的測溫點；
圖11b是大棚G和H內測溫點的溫度曲線圖。
圖11c是大棚G和H內同樣位置測溫點溫差的曲線圖。
由圖11b可知，①貼了透射型的輻射降溫材料的大棚G內部溫度比未貼透射型的輻射降溫材料的大棚H內的溫度低；
由圖11c可知，實驗大棚與對比大棚溫差與大棚內溫度成正比，大棚內溫度越高，溫差越大，溫差最大可達到7℃。
由以上結論可知，貼了透射型的輻射降溫材料的大棚具有明顯的被動式降溫效果。降溫效果與大棚內溫度成正比，大棚內溫度越高，降溫效果越明顯。
在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳細描述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。
上述實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；本發明所屬技術領域中具有通常知識者應當理解：其依然可以對上述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
10:第一功能層 20:第二功能層 30:封裝層 40:保護層 50:介電粒子 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 A1:測試點 A2:測試點 A3:測試點 A4:測試點 A5:測試點 A6:測試點 A7:測試點 A8:測試點 A9:測試點 B1:測試點 B2:測試點 B3:測試點 B4:測試點 B5:測試點 B6:測試點 B7:測試點 B8:測試點 B9:測試點 C1:測溫點 C2:測溫點 C3:測溫點 C4:測溫點 C5:測溫點 D1:測溫點 D2:測溫點 D3:測溫點 D4:測溫點 D5:測溫點 E1:測溫點 E2:測溫點 E3:測溫點 F1:測溫點 F2:測溫點 F3:測溫點 G1:測溫點 G2:測溫點 G3:測溫點 H1:測溫點 H2:測溫點 H3:測溫點
為了更清楚地說明本發明實施例技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不付出進步性工作的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
圖1是本發明實施例提供的一種透射型的輻射降溫材料的結構示意圖；
圖2是本發明實施例提供的一種反射型/半透型的輻射降溫材料的結構示意圖；
圖3是本發明實施例提供的一種輻射降溫材料的製備方法的流程示意圖；
圖4是含有不同質量比的介電粒子的第一功能層中波長與發射率的關係圖；
圖5是第一功能層中波長與反射率和透射率關係的曲線圖；
圖6是不同厚度的第二功能層中波長與反射率關係的曲線圖；
圖7是不同厚度的第二功能層中波長與透射率關係的曲線圖；
圖8a是展示屋A和B的測溫點圖；
圖8b是展示屋A和B的另一個測溫點圖；
圖8c是室外及展示屋A表面不同位置的測溫點曲線圖；
圖8d是展示屋A縱向不同測溫點曲線圖；
圖8e是室外及展示屋B表面不同位置的測溫點曲線圖；
圖8f是展示屋B縱向不同測溫點曲線圖；
圖9a是汽車C和D內測溫點的示意圖；
圖9b是汽車C內測溫點的溫度曲線圖；
圖9c是汽車D內測溫點的溫度曲線圖；
圖9d是汽車C和D內同樣位置測溫點溫差的曲線圖；
圖10a是安裝捲簾E的汽車1和安裝捲簾F的汽車2內測溫點示意圖；
圖10b是安裝捲簾E的汽車1和安裝捲簾F的汽車2內測溫點的溫度曲線圖；
圖10c是安裝捲簾E的汽車1和安裝捲簾F的汽車2內同樣位置測溫點溫差的曲線圖；
圖11a是大棚G和H內測溫點的示意圖；
圖11b是大棚G和H內測溫點的溫度曲線圖；
圖11c是大棚G和H內同樣位置測溫點溫差的曲線圖。
無
10:第一功能層
30:封裝層
40:保護層
50:介電粒子

Claims (21)

  1. 一種輻射降溫材料，其改良在於，所述輻射降溫材料為複數層結構，包括用於輻射降溫的第一功能層，以及封裝層和保護層，所述第一功能層包括至少一層聚合物層； 所述第一功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，且對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的輻射具有不低於0.8的發射率； 所述封裝層設置於所述第一功能層的第一面，所述保護層設置於和第一面相對的第二面。
  2. 如請求項1所述的輻射降溫材料，其中，所述輻射降溫材料還包括第二功能層，所述第二功能層設置於所述第一功能層的第一面，介於所述第一功能層和所述封裝層之間； 所述第二功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有0~95%的透射率，對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有5%~100%的反射率。
  3. 如請求項1所述的輻射降溫材料，其中，所述輻射降溫材料還包括第二功能層，所述第二功能層設置於所述第一功能層的第一面，介於所述第一功能層和所述封裝層之間； 所述第二功能層對波長範圍為0.4-0.7μm/0.38-0.78μm/0.4-0.76μm的太陽輻射具有0~95%的透射率，對波長範圍為0.4-0.7μm/0.38-0.78μm/0.4-0.76μm的太陽輻射具有5~100%的反射率。
  4. 如請求項1或2或3所述的輻射降溫材料，其中， 所述聚合物層包括聚合物和介電粒子，所述介電粒子分散於所述聚合物中，所述介電粒子與所述聚合物層中的聚合物的折射率之差大於0.1小於0.5。
  5. 如請求項4所述的輻射降溫材料，其中， 所述介電粒子的粒徑在1μm到200μm之間； 所述介電粒子在所述第一功能層中所占的質量比不大於30%。
  6. 如請求項4所述的輻射降溫材料，其中， 所述介電粒子為有機系粒子或無機系粒子或有機系粒子與無機系粒子的組合；其中， 有機系粒子為丙烯酸系樹脂粒子、有機矽系樹脂粒子、尼龍系樹脂粒子、聚苯乙烯系樹脂粒子、聚酯系樹脂粒子和聚氨酯系樹脂粒子中的至少一種； 無機系粒子為二氧化矽、碳化矽、氫氧化鋁、氧化鋁、氧化鋅、硫化鋇、矽酸鎂、硫酸鋇、碳酸鈣和二氧化鈦中的至少一種。
  7. 如請求項1或2或3所述的輻射降溫材料，其中，所述聚合物層為熱塑性聚合物、或熱固性聚合物、或熱塑性聚合物與熱固性聚合物的組合，其中， 熱塑性聚合物採用以下材料中的至少一種：聚4-甲基-1-戊烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸1,4-環己烷二甲醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇-醋酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯腈苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、三元乙丙橡膠、聚烯烴彈性體、聚醯胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚四氟乙烯、全氟(乙烯丙烯)共聚物、聚全氟烷氧基樹脂、聚三氟氯乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯和聚氟乙烯、熱塑性聚氨酯、聚苯乙烯； 熱固性聚合物採用以下材料中的至少一種：聚醚碸衍生共聚物、雙烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物、雙組分聚氨酯。
  8. 如請求項1或2或3所述的輻射降溫材料，其中， 所述保護層包括有機氟聚合物層、有機矽聚合物層、氟矽共聚物樹脂層、聚乙烯-尼龍複合膜層、乙烯-乙烯醇共聚物層、聚丙烯-尼龍複合膜層中的至少一種。
  9. 如請求項8所述的輻射降溫材料，其中， 所述有機氟聚合物層包括以下材料中的至少一種：聚四氟乙烯層、全氟(乙烯丙烯)共聚物層、聚全氟烷氧基樹脂層、聚三氟氯乙烯層、乙烯-三氟氯乙烯共聚物層、乙烯-四氟乙烯共聚物層、聚偏氟乙烯層和聚氟乙烯層。
  10. 如請求項1或2或3所述的輻射降溫材料，其中，所述封裝層包括聚氨酯類壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠、環氧樹脂中的至少一種。
  11. 如請求項2或3所述的輻射降溫材料，其中，所述第二功能層包括至少一層金屬層，或至少一層陶瓷材料層，或至少一層金屬層和至少一層陶瓷材料層的組合。
  12. 如請求項11所述的輻射降溫材料，其中，所述金屬層為銀、鋁、鉻、鈦、銅或鎳的金屬層，或包括銀、鋁、鉻、鈦、銅和鎳中至少一種元素的金屬合金層； 所述陶瓷材料層的材料包括氧化鋁、氧化鈦、氧化矽、氧化鈮、氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氮化矽、氮化鈦、矽化鋁、硫化鋅、硫化銦、硫化錫、氟化鎂、氟化鈣中的至少一種。
  13. 如請求項1所述的輻射降溫材料，其中，所述封裝層的厚度在1μm到500μm之間；所述保護層的厚度在1μm到300μm之間；所述第一功能層的厚度在5μm到500μm之間。
  14. 如請求項2所述的輻射降溫材料，其中，所述第二功能層的厚度在1nm到500nm之間。
  15. 一種輻射降溫材料的製備方法，其改良在於，包括：製備第一功能層，所述第一功能層包括至少一層聚合物層，所述第一功能層對波長範圍為0.25-2.5μm/0.25-3μm/0.3-2.5μm/0.3-3μm的太陽輻射具有不低於0.8的透射率，對波長範圍為7-14μm/8-13μm/7-13μm/8-14μm的紅外波段的輻射具有不低於0.8的發射率； 在所述第一功能層的第一面設置封裝層；以及 在所述第一功能層的第二面設置保護層。
  16. 如請求項15所述的方法，其中，在製備所述第一功能層的步驟之後，在所述第一功能層的第二面設置保護層的步驟之前，還包括：在所述第一功能層的第一面設置第二功能層，在第二功能層的外面設置封裝層的步驟，具體包括： 透過磁控濺射程序、蒸發鍍膜程序、離子濺射程序、電鍍程序或電子束鍍膜程序，將第二功能層沉積在第一功能層的第一面。
  17. 如請求項15所述的方法，其中，在所述第一功能層的第一面設置封裝層具體包括： 透過貼合的方式，或者透過塗布的方式，將所述封裝層設置於第一功能層上。
  18. 如請求項15所述的方法，其中，在所述第一功能層的第二面設置保護層包括： 透過塗布、貼合或複數層共擠的方式，將所述保護層設置於所述第一功能層的第二面。
  19. 一種如請求項1-14中任一所述的輻射降溫材料的應用方法，其改良在於，包括：將所述輻射降溫材料設於散熱主體，並使所述第一功能層與所述散熱主體熱連通。
  20. 一種包含如請求項1-14中任一所述的輻射降溫材料的複合材料，其改良在於，所述複合材料由所述輻射降溫材料與基材複合而成。
  21. 如請求項20所述的複合材料，其中，所述基材為金屬、塑膠、橡膠、瀝青、防水材料、紡織物、編織物中的至少一種。
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