一种彩色辐射制冷木材的制备方法

本发明涉及一种实现可见光全谱彩色辐射制冷木材的制备方法。背景技术：1、能源危机和气候变化是21世纪全人类面临的重要挑战，随着全球气候日益变暖，能源的加速消耗背后是日益增长的制冷需求。目前，制冷用电占全球总用电量的10％左右，传统的制冷技术不仅消耗大量能源，而且加剧温室效应，产生环境问题。被动冷却策略作为环境友好、减碳型降温技术，是实现能源改革和产业升级的关键之举。2、辐射制冷技术是指地球表面物体通过“大气窗口”(主要是8-13μm)向宇宙外层空间辐射热量而自发冷却的过程。具有高太阳反射和中红外发射的被动辐射冷却器迅速发展，然而，低于环境的辐射冷却材料通常具有白色或者银色的美学限制，彩色辐射冷却器将进一步拓宽辐射制冷技术的应用潜力，提高辐射制冷技术的应用场景和使用价值。彩色辐射冷却器的颜色显示和辐射冷却性能是相互制约的，因为可见光波段需要特定的反射率光谱才能显示光谱。新型彩色辐射制冷材料如光子晶体和超材料等具有高太阳光谱反射率，以及“大气窗口”波段具有高发射率，得以实现彩色辐射被动辐射冷却。公开号为cn114719464a的专利，名称为《一种虹彩色辐射冷却器件的制备方法》的专利公开了一种基于生物启发的微锥体的虹彩辐射冷却器。随着视角的变化，冷却颜色不能保持均匀性，颜色不固定，对照明光的波长和入射角具有强依赖性。此外，已经证明金属介电超材料可以表现出优异的被动辐射冷却效果。公开号为cn 113791468a的专利，名称为《彩色辐射制冷材料及其制备方法》的专利公开了一种色彩可控和可见光吸收率低的彩色辐射制冷器。虽然可以通过调整绝缘层的厚度来精确调节颜色，但是实现的颜色相对较浅，并且需要扭转多层的散射件来扭转入射光线的方向，如何降低可见光吸收的影响是具有高冷却性能的辐射冷却器关键考虑因素。公开号为cn114808433a，名称为《一种彩色制冷膜》的专利中公开了一种结合光致发光和辐射制冷的彩色制冷膜，将吸收的可见光转换为发射光，最大限度减少太阳能热量的产生。其光致发光材料钙钛矿量子点存在制备工艺复杂、铅毒性、成本高、收率低的问题，难以实现大规模生产，并不具备建筑物的实际应用潜力。因此，探索彩色辐射制冷技术在不同场景的实际应用有望助力我国的碳达峰、碳中和事业发展。技术实现思路1、本发明的目的是要解决现有微结构彩色辐射制冷器难以制备、生产成本高、不具有环境友好等应用性问题，而提供一种可见光全谱彩色辐射制冷木材的制备方法。2、本发明可见光全谱彩色辐射制冷木材的制备方法按下列步骤实现：3、一、辐射制冷木材的制备：4、配置浓度为0.5wt％～3wt％的naclo2的醋酸缓冲溶液作为木质素去除溶液，在真空条件下将干燥的木材浸入木质素去除溶液中处理5～24小时，然后木材浸入木质素去除溶液中在75～80℃的温度下水浴反应12～24小时，水浴期间多次更换木质素去除溶液，处理后的木材再在水中浸泡处理，冷冻干燥后得到脱木素木材；5、二、预聚合处理：6、将荧光染料分散在有机溶剂中，搅拌均匀后与甲基丙烯酸甲酯(mma)单体混合，加入偶氮二异丁腈作为引发剂，在70～90℃下预聚10～20分钟，得到预聚合的染料/mma混合溶液；7、三、彩色辐射制冷木材的制备：8、在真空下将脱木素木材置于预聚合的染料/mma混合溶液中渗透处理，得到彩色辐射制冷木材；9、四、聚合处理：10、将彩色辐射制冷木材装入聚四氟乙烯模具中，在70～90℃下加热聚合反应，得到可见光全谱彩色辐射制冷木材。11、本发明可见光全谱彩色辐射制冷木材的制备方法实现了辐射制冷木材的上色，同时又不影响辐射制冷效果。本发明由于pmma分子中c＝o和c-o-c等键的拉伸振动，以增强彩色辐射木材在大气窗口的发射率，且染料分子均匀分布在pmma中，聚合物提供间距和空间位阻，有效避免聚集态染料的共振能量转移而导致的荧光淬灭。12、本发明可见光全谱彩色辐射制冷木材的制备方法与现有技术相比，包括如下有益效果：13、1、本发明彩色辐射制冷木材的制备工艺简单。14、2、本发明使用原料主要为木材，原料丰富，低成本、可再生、可持续、环境友好、易于加工的特点。15、3、本发明制备的辐射制冷木材不仅硬实耐用、加工性能优越、成本低廉，而且生产和处理过程中产生的污染较小，具有很好的环保性，能够大幅减少碳排放和能源消耗。16、4、本发明制备的彩色辐射制冷木材表面具有优异的彩色效果，可以实现可见光全谱的颜色。17、5、本发明制备的彩色辐射制冷木材接触角均为137°左右，具有良好的疏水和自清洁功能。18、6、本发明在70℃加热的条件下，时间为2小时完成渗透溶液木材的聚合过程，三种颜色的彩色辐射制冷木材在8～13μm大气窗口的发射率为94.2％。19、本发明所用的脱木素木材绿色环保，对环境友好，在保持机械强度优良的同时，并且可以根据场景需要，合理设置彩色辐射制冷器的形状和尺寸，且兼顾了柔性和韧性，成本低廉，具有卓越的耐老化性能赋予彩色辐射制冷木材在辐射热管理建筑上更广阔的应用前景。技术特征：1.彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于该制备方法按下列步骤实现：2.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的木材为巴沙木、杨木、落叶松或者杉木。3.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于步骤一中在真空条件下将干燥的木材浸入木质素去除溶液中处理10～20小时。4.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于是步骤一中处理后的木材再在水中浸泡处理24～48小时。5.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于是步骤一中冷冻干燥的温度为-18℃～-80℃。6.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于步骤二中所述的有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氯甲烷或者环己烷。7.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于步骤二中将荧光染料分散在有机溶剂中，荧光染料溶液的浓度为0.1～1mg/ml。8.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于步骤二中偶氮二异丁腈的加入量为甲基丙烯酸甲酯单体的0.5wt％～1.5wt％。9.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于步骤三中渗透处理时间为4～6小时。10.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷木材的制备方法，其特征在于步骤四中加热聚合反应时间为2～3小时。技术总结一种彩色辐射制冷木材的制备方法，本发明的目的是要解决现有微结构彩色辐射制冷器难以制备、生产成本高、不具有环境友好等应用性问题。制备方法：一、在真空条件下将干燥的木材浸入木质素去除溶液中处理，然后在75～80℃的温度下水浴反应；二、将荧光染料分散在有机溶剂中，再与甲基丙烯酸甲酯单体混合，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70～90℃下预聚反应；三、在真空下将脱木素木材渗透到预聚合的染料/MMA混合溶液中渗透处理；四、在70～90℃下加热聚合反应。本发明所用的脱木素木材绿色环保，对环境友好，在保持机械强度优良的同时，并且可以根据场景需要，合理设置彩色辐射制冷器的形状和尺寸，且兼顾了柔性和韧性，成本低廉。技术研发人员：梁大鑫,赵卓,谢延军,徐洪波,刘胜凯受保护的技术使用者：东北林业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18