Page 105 - 《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 ·2255·

PDMS/ZrO 2 薄膜表面无任何变化。出现这种差异的 材料却会升温 5.69 ℃左右。这可能是因为，虽然商
原因是，PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜表面的粗糙结构捕获 用铝制冷材料具有高的太阳光反射率，但其中红外
了大量的空气，对入射光进行多次反射。为了进一步 发射率较低，限制了其热量向外辐射，使得温度无
观察 PDMS/ZrO 2/SiO 2 薄膜表面的疏水性，将 PDMS/ 法降低至环境温度以下，反而升高。
ZrO 2 /SiO 2 薄膜和 PDMS/ZrO 2 薄膜裁剪成 3.5 cm × 图 10c~d 为冬季样品的户外实际辐射制冷性能
3.5 cm 大小置于水中且不施加外力，如图 9c 所示。 表征。从图中可以看出，在平均太阳光照强度为 368
2
可以发现，PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜会漂浮在水面上而 W/m 的寒冷冬天（温度 5.0~13.4 ℃，平均温度 9.2 ℃，
相对湿度 33.7%~50.6%，平均相对湿度 41.9%），在
不被润湿，表现出良好的拒水性能，而 PDMS/ZrO 2
薄膜则会沉入水底。 6 h 的户外测试中，PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜可实现平
2.6 PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜降温性能 均 6.84 ℃、最高 9.40 ℃的降温；而 PDMS/ZrO 2 薄膜
对 PDMS/ZrO 2 /SiO 2 薄膜的户外辐射降温性能 在相同测试条件下，平均降温为 5.91 ℃，低于 PDMS/
进行了测试，见图 10。从图 10a~b 可以看出，在炎 ZrO 2 /SiO 2 薄膜。这主要是因为，PDMS/ZrO 2 /SiO 2
热的夏季（温度 26.0~39.1 ℃，平均温度 32.8 ℃， 薄膜相较于 PDMS/ZrO 2 薄膜，其表面的粗糙结构使
相对湿度 29.8%~54.4%，平均相对湿度 40.4%），装 得薄膜具有强烈的漫反射，且 SiO 2 中 Si—O 键在
置内空气温度最高可以上升至 45 ℃。而在 6 h 的户 10 μm 左右具有的声子极化共振作用有利于辐射制
外测试中，PDMS/ZrO 2/SiO 2 薄膜可实现平均低于环境 冷，可以将更多的热量通过“大气透明窗口”向外太
温度 9.99 ℃、最高 12.3 ℃的制冷效果，而商用制冷 空进行辐射。

图 10 夏季户外辐射制冷性能测试过程中薄膜、商用制冷材料和空气的温度-时间关系图（a）；对应于 a 中的薄膜相对
于空气的温差与时间关系图（b）；冬季户外辐射制冷性能测试过程中薄膜、商用制冷材料和空气的温度-时间关系
图（c）；对应于 c 中的薄膜相对于空气的温差与时间关系图（d）
Fig. 10 Temperature-time relationship of the film, commercial cooling material and air during outdoor radiative cooling
performance testing in summer (a); Time relation diagram of temperature difference between films in figure (a) and
air (b); Temperature-time relationship of the film, commercial cooling material and air during outdoor radiative
cooling performance testing in winter (c); Time relation diagram of temperature difference between films in figure (c)
and air (d)

2.7 PDMS/ZrO 2/SiO 2 薄膜疏水稳定性和降温稳定性 看出，不同 pH 的溶液对薄膜的 CA 影响较小，CA 仍
对PDMS/ZrO 2/SiO 2 薄膜在不同pH 的溶液中浸泡 保持在 150 º以上。这是因为，薄膜的超疏水表面的空
168 h 后的 CA 进行了测试，见图 11a。由图 11a 可以 气层有效地阻止了溶液和薄膜的接触，从而避免了表