Page 103 - 《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 ·2253·

成相似的粒子团分布在 PDMS 表面，具有相似的褶 阳光反射率反而下降，这可能是因为 ZrO 2 粒径过大，
皱粗糙结构，随着 ZrO 2 粒径的增加，所形成的粒子 少量的粒子也会形成较大粒径的粒子团，无法充分对
团的直径增加，局部粗糙结构增加，但不满足超疏 太阳光进行折射，太阳光反射率有所降低。从图 6c
水性对于微/纳粗糙结构的要求，且 ZrO 2 粒子由于 中可以看出，红外发射率曲线无论是在 2.5~25 μm 或
自身的亲水性，对于水滴具有黏附作用，SA 很大， 是在大气透明窗口 8~13 μm 波长范围均存在一定的交
水滴难以滚落。 叉起伏，经计算得出采用粒径为 50、100、200、500 nm
ZrO 2 粒径对 PDMS/ZrO 2 薄膜太阳光反射率和 和 1~2 μm 的 ZrO 2 颗粒制备薄膜的红外发射率分别为
红外发射率的影响如图 6b~c 所示。由图 6b 可知，随 88.85%、89.01%、90.14%、90.78%和 89.17%，呈先
着 ZrO 2 粒径的增加，薄膜的太阳光反射率呈现先增加 增大后减小的趋势。因此，选定 ZrO 2 粒径为 500 nm
后降低的趋势，当 ZrO 2 粒径为 500 nm 时，PDMS/ZrO 2 作为制备该膜的最优条件，后续所述薄膜中所采用的
薄膜表面的太阳光反射率最高，可达 93.0%。这是由 ZrO 2 的粒径均为 500 nm。
于亲水 ZrO 2 粒子会与 PDMS 产生界面作用，在热固 2.3 喷涂液中 SiO 2 用量对 PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜
化下形成褶皱，ZrO 2 粒径越小，越易形成粒子团。而 润湿性和光学性能的影响
此时 ZrO 2 粒子分布均匀，使得薄膜表面褶皱较少，较 喷涂液中 SiO 2 用量对 PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜表
为平整，ZrO 2 粒子可以充分折射太阳光，使其具有较 面形貌的影响如图 7a~e 所示，对 CA 和 SA 的影响
好的太阳光反射率；进一步增加 ZrO 2 粒径，薄膜的太 如图 7f 所示。

a—2.0%；b—2.5%；c—3.0%；d—3.5%；e—4.0%
图 7 不同 SiO 2 用量的 PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜的 SEM 图（a~e）；喷涂液中 SiO 2 用量对 PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜 CA 和 SA（f）、
太阳光反射率（g）及红外发射率（h）的影响
Fig. 7 SEM images of PDMS/ZrO 2 /SiO 2 films with different dosage of SiO 2 (a~e); Effects of SiO 2 dosage in spray solution on CA
and SA (f), spectral sunlight reflectance (g) and spectral infrared emittance (h) of PDMS/ZrO 2 /SiO 2 films

从图 7a~f 中可观察到，随着喷涂液中 SiO 2 用量 PDMS/ZrO 2 薄膜上，此时 CA 较小，SA 较大；当 SiO 2
的增加，薄膜表面 SiO 2 粒子量更多，分布更广、更 用量增加至 3.0%时，SiO 2 用量足够均匀覆盖在
PDMS/ZrO 2 薄膜表面上，形成微/纳粗糙结构，薄膜表
均匀，对原有 PDMS/ZrO 2 薄膜覆盖更完全。当 SiO 2
用量为 2.0%时，由于 SiO 2 量较少无法覆盖薄膜表面， 面呈超疏水性。而进一步增加 SiO 2 用量为 3.5%时，
薄膜表面有部分纳米粒子团聚而零星分布在 尽管薄膜的超疏水性由于疏水 SiO 2 的作用有所提高，