一种对称结构可逆辐射制冷/加热木材及其制备方

本发明属于复合材料，具体涉及一种对称结构可逆辐射制冷/加热木材及其制备方法。背景技术：1、随着社会的发展，人们对建筑物得制冷与保温呈现出高的需求，因此广泛应用空调等能源输入型热管理手段。这种传统的热管理方式不但能源消耗高，而且产生的co2会进一步加剧全球变暖的现象。相比之下，被动式辐射制冷作为一种完全可以自发、无能源输入的技术得到了越来越多科研工作者的关注与研究。被动式辐射制冷是指物体通过“大气窗口”波段(波长λ＝8～13μm)以红外辐射的形式向极冷的宇宙空间辐射热量以实现降温。夜间辐射制冷实现相对容易，为了实现日间辐射制冷，被动式辐射制冷材料还需要在太阳光谱(波长λ＝0.3～2.5μm)具有高反射率。目前常见的辐射制冷材料主要有薄膜类辐射制冷材料、涂层类辐射制冷材料及织物类辐射制冷材料。但是传统的辐射制冷材料大多通常都需要复杂的光学结构设计，具有制造工艺复杂、材料成本高、来源不可再生等一些弊端。因此，开发高性能、可大规模生产的绿色可再生辐射制冷材料是目前的研究热点。2、木材是一种具有多层级多孔结构的天然可再生材料，其中的纤维素太阳吸收率低及在大气窗口内红外辐射率高，在辐射制冷中表现出巨大的应用潜力，但由于纤维素结构在可见光中是透明的，整体反射率并不理想。目前通过结构处理等方式，科研人员发明了木材气凝胶、白色木材、木材复合制冷材料以提升木材在可见光范围的反射率，进而实现日间辐射制冷。虽然木质辐射制冷材料已经取得了系列进展，但是这种单一冷却模式的辐射制冷材料无法适用于季节变换环境的需求，在温度低的环境中(比如冬季)会造成过冷现象。因此，开发具有动态可调控的辐射制冷木材以满足不同季节的需求仍然是个巨大的挑战。技术实现思路1、本技术发明了一种具有对称结构且光学性能可切换的辐射制冷/加热木材，可以通过简单的翻转实现辐射制冷与加热模式的切换，以满足不同气候下的热管理需求。通过对木材进行脱木质素化学处理配合图案化热压过程以及表面涂覆工艺，可制备正面具有铜网微/纳结构和反面具有mxene吸热层的复合木材。其工作机理是：具有微纳结构的白色面(正面)可实现高性能的辐射制冷性能(在南京户外可达到5.5℃的降温效果)，即为辐射制冷模式；具有mxene层的加热面(反面)可实现高性能的辐射制热性能在阳光(在南京户外可达到15℃的升温效果)。这项工作为设计动态可调控的辐射制冷木材提出了一种新可能。2、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种对称结构可逆辐射制冷/加热木材及其制备方法，该制备方法简单方便，能够提高木质基热管理器在可见光区域的反射率并且扩大其使用范围，实现了高温环境制冷和低温环境加热的动态可调节的效果。3、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：4、第一方面，本技术提供一种对称结构可逆辐射制冷/加热木材的制备方法，包括：5、步骤s1、将次氯酸钠与去离子水进行混合得到次氯酸钠溶液，利用醋酸调节ph值至4～5，得到复合溶液a；6、步骤s2、在加热的条件下，将木材浸入所述复合溶液a中进行浸泡，重复浸泡多次，得到初步脱去木质素的材料a；7、步骤s3、在加热的条件下，将所述材料a浸入过氧化氢溶液中进行浸泡，得到表面白色的材料b；8、步骤s4、将所述材料b进行水洗、冷冻干燥得到材料c；9、步骤s5、将盐酸、去离子水、氟化锂混合后，加入max搅拌反应，得到悬浊液a；10、步骤s6、将所述悬浊液a加去离子水、离心后，对上清液进行ph测定，重复加去离子水、离心直到上清液的ph值达到要求ph值，去除上清液；11、步骤s7、利用乙醇收集步骤s6离心后的沉淀物，再进行超声分散，将超声分散后的混合液进行离心，去除上层液体，得到离心后的沉淀物；12、步骤s8、将步骤s7离心后的沉淀物加入去离子水，重复超声、离心，收集每次离心后的上层液体得到mxene溶液；13、步骤s9、在所述材料c的第一面涂覆步骤s8制得的mxene溶液，干燥后用铜网覆盖在材料c的第二面进行热压，得到对称结构可逆辐射制冷/加热木材。14、在一些实施例中，所述步骤s1中，亚氯酸钠的质量分数为1.5～2.5％，优选为2％；15、在一些实施例中，所述步骤s1中，复合溶液a的ph值为4.6。16、在一些实施例中，所述步骤s2中，加热温度为85～95℃，优选为90℃；17、在一些实施例中，所述步骤s2中，每次浸泡3h，重复浸泡三次。18、在一些实施例中，所述步骤s3中，加热温度为85～95℃，优选为90℃；19、在一些实施例中，所述过氧化氢溶液的质量分数为15～25％，优选为20％；20、在一些实施例中，所述步骤s3中，浸泡5h。21、在一些实施例中，所述步骤s4中，冷冻干燥时间为24-36h。22、在一些实施例中，所述步骤s5中，加入的盐酸、去离子水、氟化锂和max的质量体积比为15:5:1:1(ml/ml/g/g)；23、在一些实施例中，所述步骤s5中，搅拌反应温度为35℃，时间为24-48h。24、在一些实施例中，所述步骤s6中，要求ph值为5～6。25、在一些实施例中，所述步骤s7中，超声时间为1h，30％功率。26、在一些实施例中，所述步骤s9中，干燥为在室温下自然干燥；27、在一些实施例中，所述步骤s9中，热压时间为6～10h。28、第二方面，本技术提供一种对称结构可逆辐射制冷/加热木材，根据第一方面所述的制备方法制得。29、第三方面，本技术提供上述的对称结构可逆辐射制冷/加热木材在木质基热管理器中的应用。30、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：31、本发明提供一种对称结构可逆辐射制冷/加热木材的制备方法，通过该制备方法制得的可调微/纳米结构对称结构的木材，可在辐射制热和辐射冷却功能之间切换，实现多功能整合，通过在材料两面设计不同的结构，使得辐射冷却和加热模式可以通过简单的界面翻转实现。32、木材的辐射制冷模式通过在脱木质素后的木材表面覆刻铜网结构，设计可控的微/纳米结构(增强内部反射和米氏散射)，使得对称结构可逆辐射制冷/加热木材具有极高的太阳光反射率。该材料在辐射制冷模式时具有红外发射率≈0.92、太阳反射率≈97％。33、对称结构可逆辐射制冷/加热木材的加热模式通过引入mxene来改变其光学性能，与传统的黑体材料相比，mxene在表现出较强的太阳能吸收能力，同时具有低中红外发射率。该对称结构可逆辐射制冷/加热木材加热模式时具有平均红外发射率≈0.42、平均太阳吸收率≈85％。34、该热管理木材在阳光直射下隔热面温度可降低5.5℃，加热面温度可升高15℃。除了优异的辐射制冷/加热性能，还具有自清洁表面，可防止灰尘污染。