一种基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方

本发明涉及被动冷却，具体涉及一种基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法及应用。背景技术：1、目前，全球温室气体排放量仍在飙升。如果不采取紧急行动来减少温室气体排放，到本世纪末，世界上的一些地区将几乎不再适合人类居住。如今，超过10％的温室气体排放来自传统制冷方式。随着全球变暖，全球对于冷却设备的需求日益增加，这产生了更多的温室气体排放和臭氧物质，反而加剧了全球变暖过程。2、被动冷却技术为减少能耗、缓解全球变暖进程提供了一条有效途径。被动冷却技术指的是利用自然环境中的太阳能、风能、水能通过对流、传导、辐射等热交换的方式移走热量，实现冷却效果，因无需额外能源消耗近年来逐渐得到了广泛研究。被动冷却技术主要包括蒸发冷却和辐射冷却。蒸发冷却指的是在太阳光作用下，利用材料表面水分蒸发吸热的过程释放热量，实现冷却。辐射冷却则是通过一个面向天空的物体反射大部分短波太阳辐射(波长在0.3至2.5μm范围)，并在大气透明窗口(波长在8至13μm范围)向寒冷的宇宙强烈发射长波红外辐射来实现的。3、被动冷却材料的核心在于高太阳反射率。因为即使材料具有完美的中红外发射率，仅仅百分之几的太阳光吸收也可以抵消掉被动冷却的热损失，使得冷却失效。然而，在被动冷却材料暴露于户外自然环境仅几个月后，这种不可或缺的高反射率很可能会下降，导致冷却性能显著下降甚至失效。因此，开发在实际自然环境应用中仍能保持稳定冷却效果的被动冷却材料对拓展其实际应用具有重要意义。技术实现思路1、本发明提供了一种基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法及应用，并将其应用于促进太阳能驱动界面蒸发体系中的冷凝端水收集过程。pvdf薄膜/去木质素木复合材料，通过去木质素木基底中管状纤维素结构的毛细作用向上吸水，水分在太阳光作用下蒸发带走热量，从而实现蒸发冷却；同时通过pvdf薄膜表面高太阳反射率89.338％、高中红外发射率95.783％的光学特性实现优异的辐射冷却。此外，pvdf薄膜特殊的低表面能粗糙结构赋予了复合材料疏水自清洁性能，可以保护冷却材料表面免受污染，保持稳定的被动冷却效果，实现持久应用。2、一种基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法，包括以下步骤：3、1)合成delignified wood去木质素木；4、2)制备pvdf纺丝液；5、3)将步骤2)制备得到的pvdf纺丝液装载在静电纺丝装置的注射器中，接收板上覆盖着步骤1)中得到的去木质素木，静电纺丝，获得pvdf薄膜/去木质素木材料。6、步骤1)中，合成delignified wood去木质素木，具体包括：7、将naclo2均匀分散在去离子水中，并用乙酸调节ph至4.4～4.8，得到溶液a，将巴尔沙木置于溶液a中，设置温度85～95℃，加热5～7h以进行脱木质素处理，重复脱木质素处理多次，脱木质素处理过程结束后，将得到的木头用去离子水多次充分清洗，置于冰箱冷藏8～24h后，在真空冷冻干燥机中干燥18～30h，最终得到去木质素木。8、步骤2)中，制备pvdf纺丝液，具体包括：9、将pvdf分散到n,n-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂中，设置温度45～55℃，转速200～300rpm，搅拌3～5h获得pvdf纺丝液。10、步骤3)中，将注射器连接的针头和接收板之间的距离调整为150～250mm。11、步骤3)中，接收板的转速为100～200rpm。12、步骤3)中，静电纺丝的条件为：13、电压设置为15～25kv，注射器流速为20～40μl/min，温度为10～35℃。14、步骤3)中，静电纺丝的时间为2～5h。15、其中，基于去木质素木的被动式冷却材料的制备，包括以下步骤：16、1)合成去木质素木：将12.5g naclo2(含量为80％)均匀分散在487.5ml去离子水中，并用乙酸调节ph至4.6，得到溶液a(naclo2质量分数为2wt％)。选择商业购买的巴尔沙木，尺寸为10cm*10cm*1mm。将巴尔沙木置于溶液a中，设置温度90℃，加热6h以进行脱木质素处理。重复上述脱木质素操作3次以保证木质素的完全去除。脱木质素过程结束后，将得到的木头用去离子水多次充分清洗，置于冰箱冷藏过夜后，在真空冷冻干燥机中干燥24h，最终得到去木质素木。17、2)制备pvdf纺丝液：将4.34g pvdf分散到10ml dmf和10ml丙酮的混合溶剂中(pvdf质量分数为20wt％)，设置温度50℃，转速250rpm，搅拌4h以使pvdf完全溶解均匀获得纺丝液b。18、3)在去木质素木表面静电纺丝合成pvdf薄膜：将步骤2)中得到的纺丝液b装载在静电纺丝装置的注射器中。将注射器连接的针头和接收板之间的距离调整为200mm。接收板上覆盖着步骤1)中得到的去木质素木，转速为150rpm。静电纺丝过程的电压设置为20kv，注射器流速为30μl/min，环境为室温条件。整个纺丝过程持续约3h，最终获得pvdf薄膜/去木质素木材料。19、上述制备得到的pvdf薄膜/去木质素木被动冷却材料可应用于促进太阳能驱动界面蒸发体系中的冷凝端水收集过程。20、与现有技术相比，本发明具有以下的突出特点和有益效果：21、(1)本发明将pvdf和去木质素木材料有机结合起来，成功制备出具有优异冷却性能且无额外能源消耗的被动冷却材料。通过去木质素木基底中管状纤维素结构的毛细作用向上吸水，水分在太阳光作用下蒸发带走热量，实现蒸发冷却；同时通过pvdf薄膜表面高太阳反射率89.338％、高中红外发射率95.783％的光学特性实现辐射冷却。22、(2)pvdf薄膜特殊的低表面能粗糙结构赋予了该复合材料疏水自清洁性能，可以保护冷却材料表面免受污染，保持稳定的被动冷却效果，实现持久应用，拓宽了冷却材料应用的现实意义。23、(3)本发明将无额外能耗的pvdf薄膜/去木质素木被动冷却材料应用于促进太阳能驱动界面蒸发体系中的冷凝端水收集过程，水收集速率和蒸汽收集效率显著提高，证实了其优异的冷却性能。技术特征：1.一种基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求1所述的基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，合成去木质素木，具体包括：3.根据权利要求1所述的基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，制备pvdf纺丝液，具体包括：4.根据权利要求1所述的基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，将注射器连接的针头和接收板之间的距离调整为150～250mm。5.根据权利要求1所述的基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，接收板的转速为100～200rpm。6.根据权利要求1所述的基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，静电纺丝的条件为：7.根据权利要求1所述的基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，静电纺丝的时间为2～5h。8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的基于去木质素木的被动式冷却材料在用于促进太阳能驱动界面蒸发体系中的冷凝端水收集过程中的应用。技术总结本发明公开了一种基于去木质素木的被动式冷却材料的制备方法及应用，并将其应用于促进太阳能驱动界面蒸发体系中的冷凝端水收集过程。该方法首次将PVDF薄膜和去木质素木材料复合，通过去木质素木基底中管状纤维素结构的毛细作用向上吸水，水分在太阳光作用下蒸发带走热量，实现蒸发冷却；同时通过PVDF薄膜表面高太阳反射率89.338％、高中红外发射率95.783％的光学特性实现优异的辐射冷却。此外，PVDF薄膜特殊的低表面能粗糙结构赋予了其疏水自清洁性能，可以保护该冷却材料表面免受污染，保持稳定的冷却效果，实现持久应用。技术研发人员：王娟,武晓楠,郭阳受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/8/13