一種基于光子晶體的建筑物用環(huán)保制冷貼膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一維光子晶體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制冷貼膜，尤其是涉及一種基于光子晶體的建筑物用環(huán)保制冷貼膜。
【背景技術(shù)】
[0002]地球大氣上界的太陽輻射光譜的99%以上在波長0.15?4.0微米之間，大約50%的太陽輻射能量在可見光譜區(qū)(波長0.4?0.76微米)，7%在紫外光譜區(qū)(波長〈0.4微米)，43%在紅外光譜區(qū)(波長>0.76微米)，最大能量在波長0.475微米處。因此，如果能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性地截止陽光的輻射能量，就能夠起到給室內(nèi)降溫的目的。當(dāng)前，大多數(shù)情況下，建筑物的制冷主要還是依靠空調(diào)實(shí)現(xiàn)，耗能相當(dāng)嚴(yán)重。例如，市場上與保溫、降溫有關(guān)的建筑外墻，主要為特制的漆或泡沫類的填充物，當(dāng)上述材料主要是以吸熱保溫為主，但對于降溫而言，則沒有適宜的材料，主要還是依靠室內(nèi)的空調(diào)作用。
[0003]光子晶體是介電函數(shù)周期分布形成的人工結(jié)構(gòu)，與普通晶體一樣，這種周期結(jié)構(gòu)具有能帶和能隙結(jié)構(gòu)，稱為光子禁帶，頻率落在其中的光波不能傳播。光子晶體是一種折射率周期排列的合成材料，其主要特征就是存在光子禁帶。在禁帶中，某些頻率范圍的光不能透過；而在某些頻率范圍內(nèi)的光是可以透過的。因此，光子晶體既可以是光子的絕緣體，又可以是光子的良導(dǎo)體。
[0004]目前，有研宄表明，光子的禁帶寬度與A、B兩物體的折射率有關(guān)系，當(dāng)物體A與物體B的折射率確定時(shí)，光子的禁帶寬度就是恒定的。如果需要增大光子的禁帶寬度，并使得這個(gè)禁帶寬度能覆蓋住太陽光能量的集中區(qū)域，讓大部分的太陽光能量被反射掉，可以通過將具有不同中心頻率的光子晶體進(jìn)行疊加，疊加以后的光子禁帶則是整個(gè)系統(tǒng)的綜合效果O
[0005]基于上述研宄成果，申請?zhí)枮?01410191751.6的中國發(fā)明專利公布了一種光子晶體玻璃窗防紫外線貼膜，由抗刮耐磨層、基材層、隔熱層、防紫外線層、壓敏膠層和離型膜層組成，在離型膜層上方依次鋪設(shè)有壓敏膠層、基材層、隔熱層、防紫外線層、隔熱層、基材層和抗刮耐磨層，所述的防紫外線層為光子晶體復(fù)合結(jié)構(gòu)。該專利技術(shù)方案中，光子晶體復(fù)合結(jié)構(gòu)由4層A介質(zhì)層和4層B介質(zhì)層相互交替疊加構(gòu)成(AB)4型復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述的A為Ge，B為MgF2，其中，B介質(zhì)層對應(yīng)離型膜層設(shè)置，A介質(zhì)層對應(yīng)抗刮耐磨層設(shè)置。上述專利技術(shù)方案主要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的部分玻璃貼膜雖有防紫外線功能，但是忽略了對可見光的透過率。上述專利通過調(diào)節(jié)光子晶體結(jié)構(gòu)，達(dá)到較好的可見光透過率和紫外線反射率，然而，該技術(shù)方案用于建筑物環(huán)保制冷方面，則由于其對可見光較好的透過性，禁帶區(qū)段不同，而不能有效反射太陽輻射中的可見光及紅外線，因此，上述專利技術(shù)方案在建筑物室內(nèi)降溫方面幾乎起不到作用，使用范圍有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠高效反射來自太陽光的熱輻射，反射可見光和金紅外區(qū)段能量達(dá)到90%以上，而對于室內(nèi)遠(yuǎn)紅外區(qū)段能量透過率很高的基于光子晶體的建筑物用環(huán)保制冷貼膜。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種基于光子晶體的建筑物用環(huán)保制冷貼膜，該制冷貼膜自上而下依次包括抗刮耐磨層、上基材層、光子晶體制冷層及下基材層，所述的抗刮耐磨層為聚氨酯抗刮耐磨層，所述的上基材層與下基材層均為聚對苯二甲酸乙二醇酯基材層，所述的光子晶體制冷層由第一復(fù)合層、第二復(fù)合層、第三復(fù)合層及第四復(fù)合層自上而下依次堆疊而成，結(jié)構(gòu)式為(AB) 4 (⑶)4 (EF) 4 (GH) 4，所述的第一復(fù)合層由4層A介質(zhì)層與4層B介質(zhì)層相互交替疊加組合成(AB)4型復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述的第二復(fù)合層由4層C介質(zhì)層與4層D介質(zhì)層相互交替疊加組合成(⑶)4型復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述的第三復(fù)合層由4層E介質(zhì)層與4層F介質(zhì)層相互交替疊加組合成(EF)4型復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述的第四復(fù)合層由4層G介質(zhì)層與4層H介質(zhì)層相互交替疊加組合成(GH)4型復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述的A介質(zhì)層、C介質(zhì)層、E介質(zhì)層及G介質(zhì)層分別為厚度依次增加的二氧化硅介質(zhì)層，所述的B介質(zhì)層、D介質(zhì)層、F介質(zhì)層及H介質(zhì)層分別為厚度依次增加的二氧化鈦介質(zhì)層。
[0009]所述的光子晶體制冷層的總厚度為2.32-2.352 μ m。
[0010]所述的二氧化硅介質(zhì)層的折射率為1.45。
[0011]所述的二氧化鈦為銳鈦礦型二氧化鈦，該銳鈦礦型二氧化鈦的折射率為2.65。
[0012]所述的第一復(fù)合層中A介質(zhì)層的厚度為51-52nm，B介質(zhì)層的厚度為28_29nm0
[0013]所述的第二復(fù)合層中C介質(zhì)層的厚度為75-76nm，D介質(zhì)層的厚度為41_42nm0
[0014]所述的第三復(fù)合層中E介質(zhì)層的厚度為103-104nm，F(xiàn)介質(zhì)層的厚度為56_57nm0
[0015]所述的第四復(fù)合層中G介質(zhì)層的厚度為146-147nm，H介質(zhì)層的厚度為80-81nmo
[0016]所述的抗刮耐磨層的厚度為2-4 μ m。
[0017]所述的上基材層與下基材層的厚度相等，并且所述的上基材層的厚度為30-48 μmD
[0018]本發(fā)明中，抗刮耐磨層采用具有高抗刮耐磨的聚氨酯材料制備而成，上基材層及下基材層均采用聚對苯二甲酸乙二醇酯材料制備而成，具有強(qiáng)度高、剛性好、透明及光澤度尚等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]利用黑體輻射的原理:表面溫度越高的物體，其輻射的電磁波的頻率就越高，波長也就越短，太陽的表面溫度比地球上物體的溫度高很多，因此，太陽光輻射的電磁波的波長比地球上建筑物內(nèi)部物體輻射的電磁波的波長要短得多。本發(fā)明制冷貼膜設(shè)置在建筑物墻體上，一方面太陽光中大部分的可見光在通過制冷貼膜的抗刮耐磨層及上基材層后，抵達(dá)光子晶體制冷層，一部分可見光被反射，另一部分經(jīng)折射進(jìn)入光子晶體制冷層，而進(jìn)入光子晶體制冷層的這一部分可見光，又會(huì)在二氧化硅介質(zhì)層與二氧化鈦介質(zhì)層的層層反射作用下，返回至外界環(huán)境中。整個(gè)過程中，大約有90%以上的可見光在光子晶體制冷層的作用下，被反射回至外界環(huán)境中；另一方面，由于建筑物內(nèi)部物體輻射的電磁波的波長比太陽光輻射的電磁波的波長要長得多，與該結(jié)構(gòu)光子晶體禁帶區(qū)間錯(cuò)開，使得內(nèi)部物體的熱輻射能夠向外輻射，達(dá)到散熱。本發(fā)明正是通過上述兩方面作用，從而實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)部空間制冷的技術(shù)效果。
[0020]相對于申請?zhí)枮?01410191751.6的中國發(fā)明專利，本發(fā)明應(yīng)用領(lǐng)域完全不同，主要是應(yīng)用在建筑物的墻體上以實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)部空間的制冷，本發(fā)明環(huán)保制冷貼膜用于建筑物時(shí)，一方面能夠反射掉太陽光中絕大多數(shù)能量，另一方面又能將建筑物內(nèi)部向外發(fā)出的紅外熱輻射盡可能多地透射出去，從而達(dá)到為建筑物內(nèi)部制冷的效果。
[0021]本發(fā)明是通過調(diào)節(jié)薄膜結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對于可見光區(qū)段和近紅外區(qū)段的極低透射率，而對于遠(yuǎn)紅外區(qū)段透射率很高，由此，就可以反射掉太陽光射向建筑物內(nèi)部的電磁波的大部分能量，卻對建筑物內(nèi)部向外的熱輻射幾乎沒有影響。
[0022]本發(fā)明的制冷貼膜對于波長為0.4-lum的電磁波的透射率，基本上控制在0.1以下，而對波長更長的紅外線的透射率則在0.7以上震蕩。因此，本發(fā)明制冷貼膜結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了選擇性截止陽光的輻射能量，并能讓地球上物體自發(fā)輻射的遠(yuǎn)紅外線較為容易地透射出去，從而起到給建筑物室內(nèi)降溫的作用。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
[0024]I)由于采用二氧化硅介質(zhì)層與二氧化硅介質(zhì)層作為光子晶體制冷層的核心部分，將具有不同中心頻率的二氧化硅與二氧化鈦進(jìn)行疊加，則能夠形成光子禁帶；
[0025]2)由于在光子晶體制冷層中采用厚度依次遞增的第一復(fù)合層、第二復(fù)合層、第三復(fù)合層及第四復(fù)合層，則能夠有效達(dá)到展寬光子禁帶的效果；
[0026]3)本發(fā)明制冷貼膜質(zhì)輕而薄，將二氧化硅與二氧化鈦有機(jī)結(jié)合起來，充分發(fā)揮兩者的協(xié)同作用，能有效反射掉太陽光射向建筑物內(nèi)部電磁波的大部分能量，同時(shí)又對建筑物內(nèi)部向外的熱輻射沒有影響，從而實(shí)現(xiàn)外部的熱輻射難以進(jìn)入，內(nèi)部的熱輻射順利向外透射出去，應(yīng)用于建筑物時(shí)，能使建筑物內(nèi)部的溫度自動(dòng)降低，而不需要消耗空調(diào)制冷所需的電能，綠色環(huán)保節(jié)能；
[0027]4)本發(fā)明制冷貼膜質(zhì)輕而薄，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)加工成本低，穩(wěn)定性好，對于波長為
0.4-lum的可見光波的透射率在0.1以下，用于建筑物墻體時(shí)，制冷效果好，有利于降低能耗。
【附圖說明】
[0028]圖1為實(shí)施例1制冷貼膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為實(shí)施例1中光子晶體制冷層中各復(fù)合層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為實(shí)施例1制冷貼膜的仿真結(jié)果圖；
[0031]圖中標(biāo)記說明:
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