Page 101 - 《精细化工》2022年第11期

第 11 期 范婷婷，等: PDMS/ZrO 2 /SiO 2 超疏水辐射制冷薄膜的制备及性能 ·2251·

装置与环境的热对流和热传导，装置示意图如图 4
所示。以聚苯乙烯泡沫箱为主体搭建测试装置，因
其自身的热绝缘性能可减少周围环境的热传导。将
泡沫箱整体用铝箔进行包裹以减少太阳光的辐照。
在泡沫箱体的顶部凿出长×宽×高为 40 mm × 50 mm ×
10 mm 的空腔，并分别将直径为 90 mm 的圆型待测

图 2 PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜制备示意图 样品覆盖在空腔上方，将多路温度测试仪的测温探
Fig. 2 Schematic diagram of PDMS/ZrO 2 /SiO 2 film preparation 针分别放在样品下侧和环境空气中以记录样品腔内

1.3 结构表征与性能测试 及空气中的温度。在泡沫箱的 4 个角上安装 4 个用
1.3.1 形貌表征 铝箔包裹的支架，在它们上方覆盖一层红外透明的
对薄膜表面进行喷金，并通过 SEM 观察其表面 聚乙烯（PE）薄膜，以减少因外部环境造成的热对
及截面形貌。 流损失，达到一个相对理想的稳定测试环境。将测
1.3.2 润湿性测试 试装置用双面胶及胶带固定在长腿木凳上，以减少
采用视频光学接触角测量仪，在室温下对薄膜 来自太阳加热的屋顶或地面的热辐射影响。样品的
表面的静态接触角（CA）和滚动角（SA）用 8 µL 辐射制冷效果以测量的空气温度减去样品下腔内的
的去离子水滴进行测试，每个样品测 5 处，取平均 测量温度所得的温差来衡量，当温差＞0 且差值越
值作为测量值。 大说明制冷效果越明显；当温差＜0 时表示没有制
1.3.3 光学性能测试 冷降温而是升温制热的，此时温差的绝对值越大，
反射率测试：将待测样品裁剪成 2 cm × 2 cm 大 表示制冷效果越差。选用金科 JK-808 型多路温度测
小，采用带有积分球附件的紫外-可见-近红外分光 试仪（常州市金艾联电子科技有限公司）记录待测
光度计测试样品在 250~2500 nm 范围内的太阳光反 样品的实时温度；采用 PR-3003-WS 型温湿度记录
射率（R solar ），以 BaSO 4 白板的反射率作为参考背景。 仪（山东塞恩电子科技有限公司）记录周围环境的
发射率测试：将待测样品裁剪成 2 cm × 2 cm 大 实时温度和湿度；采用 TES-132 型太阳能功率计（泰
小，采用带有金积分球附件的傅里叶变换红外光谱 仕电子工业股份有限公司）记录当天的光强变化情况。
–1
仪测试样品在 4000~400 cm （2.5~25 μm）范围内
的红外反射率。由于样品不透明，根据式（1）的基
尔霍夫定律计算获得红外发射率（ε MIR ）
ε MIR /%=(1–r)×100 （1）
式中：ε MIR 为物体的红外发射率，%；r 为物体在红
外波段的反射率，%。
1.3.4 自清洁性能测试
自清洁性测试参照文献[13]的方法，用双面胶

将样品固定在长 7.5 cm 玻璃片上并放置在培养皿
图 4 辐射降温测试装置示意图
中，倾斜角度约为 8°。测试装置示意图如图 3 所示， Fig. 4 Schematic diagram of radiative cooling test device
在样品表面洒上沙子以模拟污染物，然后对其滴水
并观察样品表面沙子随水滴冲刷带走情况。 1.3.6 机械性能测试
使用微机控制电子万能试验机，将样品裁剪为
标准尺寸哑铃状〔12 mm（标距）×2 mm（宽度）〕
进行单轴拉伸实验。如果没有特别指出，试验机的
两个夹具之间的初始距离（L 0 ）为 12 mm，并且拉
伸速率 100 mm/min。对于力学测试，进行 3 次平行

实验取平均值。
图 3 自清洁测试装置示意图 1.3.7 疏水稳定性及降温稳定性测试
Fig. 3 Schematic diagram of self-cleaning test device
耐化学试剂稳定性采用硫酸和氢氧化钠分别配
1.3.5 辐射降温性能测试 制不同 pH（1~14）的溶液，将样品剪成相同形状大
使用实验室自制的测试装置对样品的户外辐射 小在外力的辅助下将样品放在不同 pH 的溶液中浸
降温性能进行检测，装置的搭建参照文献[13]的方 泡 168 h 后，取出用大量的去离子水充分洗涤，在
法。在测试装置的搭建过程中，尽量减少辐射制冷 65 ℃下烘干 30 min 后对样品表面进行 CA 测试和户