(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、複合放射冷却膜を提供する。複合放射冷却膜は、最上層と、前記最上層の下方に配置された反射層とを含む。前記最上層は、一つ以上のポリマーを含み、前記ポリマーは、７μｍ〜１４μｍの帯域で８０％以上の放射率を有し、前記反射層は、太陽放射の少なくとも一部に対して高反射率を有する。前記最上層は、前記反射層に隣接する第一放射層と、前記反射層から離れた第二放射層とを含み、前記第一放射層は第一ポリマー及び前記第一ポリマーに形成された複数の第一セルを含み、前記第二放射層は第二ポリマー及び前記第二ポリマーに形成された複数の第二セルを含み、前記第一セルの孔径は、１μｍ〜２０μｍであり、前記第二セルの孔径は、１ｎｍ〜２００ｎｍである。また、本発明は、複合放射冷却膜を含む複合材料及び複合放射冷却膜の応用方法を提供する。本発明は、前記第一セルと前記第二セルとの協働によって、前記最上層が７μｍ〜１４μｍの帯域での放射率を大幅に高め、さらに複合放射冷却膜の冷却効果を高める。
2021529680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最上層と、前記最上層の下方に配置された反射層とを含む複合放射冷却膜において、前記最上層は、一つ以上のポリマーを含み、前記ポリマーは、７μｍ〜１４μｍの帯域で８０％以上の放射率を有し、
前記最上層は、前記反射層に隣接する第一放射層と、前記反射層から離れた第二放射層とを含み、前記第一放射層の材料は第一ポリマーを含み、前記第一放射層は複数の第一セルをさらに含み、複数の前記第一セルが前記第一放射層の内部に配置され、前記第二放射層の材料は第二ポリマーを含み、前記第二放射層は複数の第二セルをさらに含み、複数の前記第二セルが前記第二放射層の内部に配置され、前記第一セルの孔径は、１μｍ〜２０μｍであり、前記第二セルの孔径は、１ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする複合放射冷却膜。
【請求項２】
前記第一放射層における前記第一セルの体積分率は１％〜２０％であり、前記第二放射層における前記第二セルの体積分率は１％〜２０％であることを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項３】
前記第一放射層は、前記第一セルの少なくとも一部に埋め込まれた第一添加剤をさらに含み、及び／又は、
前記第二放射層は、第二セルの少なくとも一部に埋め込まれた第二添加剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の複合放射冷却膜。
【請求項４】
前記第一添加剤の粒径は、１μｍ〜２０μｍであり、及び／又は、
前記第二添加剤の粒径は、１ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする、請求項３に記載の複合放射冷却膜。
【請求項５】
前記第一放射層における前記第一添加剤の体積分率は０％〜２０％であり、前記第二放射層における前記第二添加剤の体積分率は０％〜２０％であることを特徴とする、請求項３に記載の複合放射冷却膜。
【請求項６】
前記第一添加剤及び前記第二添加剤は、それぞれ無機フィラーを含み、前記無機フィラーは、ガラスマイクロビーズ、セラミックマイクロビーズ、酸化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、硫酸バリウム粒子及び炭酸カルシウム粒子の少なくとも一種であり、及び／又は、
前記第一添加剤及び前記第二添加剤は、それぞれ有機フィラーを含み、前記有機フィラーは、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｃｌ、Ｃ−Ｆ、Ｃ−Ｎ、Ｃ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｏの官能基を有するポリマーの少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項３に記載の複合放射冷却膜。
【請求項７】
前記有機フィラーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロピレンコポリマー、ポリジメチルシロキサン、ウレタン樹脂の少なくとも一種であることを特徴とする、請求項６に記載の複合放射冷却膜。
【請求項８】
前記第一添加剤及び前記第二添加剤は、それぞれ有機フィラーを含み、前記有機フィラーは、ポリ４−メチルペンテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンの少なくとも一種であることを特徴とする、請求項３に記載の複合放射冷却膜。
【請求項９】
前記第一ポリマーは、ポリ４−メチルペンテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンの少なくとも一種であり、前記第二ポリマーは、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂及びフッ素含有樹脂の少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１０】
前記第一ポリマーは、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｃｌ、Ｃ−Ｆ、Ｃ−Ｎ、Ｃ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｏの官能基を有するポリマーの少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１１】
前記第一ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロピレンコポリマー、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタンの少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１２】
前記第二放射層は、前記第一放射層から離れた表面に凸部が分布することを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１３】
前記凸部の高さは、１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１２に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１４】
前記第一放射層の厚さは、１０μｍ〜３００μｍであり、前記第二放射層の厚さは、５μｍ〜１５０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１５】
前記反射層は、金属反射層を含み、前記金属反射層は、金、銀、アルミニウム、銅、亜鉛の少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１６】
前記金属反射層は、前記最上層に隣接する第一金属反射層と、前記最上層から離れた第二金属反射層とを含み、前記第一金属反射層の材料は、前記第二金属反射層の材料と同じであっても異なっていてもよく、前記第一金属反射層の厚さは、５ｎｍ〜２００ｎｍであり、前記第二金属反射層の厚さは５ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする、請求項１５に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１７】
前記金属反射層は、前記第一金属反射層と第二金属反射層とを接続することに用いられる中間層をさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１８】
前記反射層は、複数の第三セルを有する樹脂反射層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項１９】
前記第三セルの孔径は、０．２μｍ〜２０μｍである含むことを特徴とする、請求項１８に記載の複合放射冷却膜。
【請求項２０】
前記樹脂反射層は、順に配置される第一樹脂反射層、第二樹脂反射層及び第三樹脂反射層を含み、前記第三セルは、前記第二樹脂反射層に形成されることを特徴とする、請求項１８又は請求項１９に記載の複合放射冷却膜。
【請求項２１】
前記第二樹脂反射層における前記第三セルの体積分率は、２％〜３０％であることを特徴とする、請求項２０に記載の複合放射冷却膜。
【請求項２２】
前記樹脂反射層の厚さは、２５μｍ〜３００μｍであることを特徴とする、請求項１８に記載の複合放射冷却膜。
【請求項２３】
前記樹脂反射層の材料は、ポリ４-メチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリスチレン、ポリプロピレン及びポリカーボネートの少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の複合放射冷却膜。
【請求項２４】
前記反射層は、前記最上層に隣接する金属反射層と、前記最上層から離れた樹脂反射層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合放射冷却膜。
【請求項２５】
前記請求項１〜請求項２４の中のいずれか一項に記載の複合放射冷却膜を含む複合放射冷却膜材料は、前記複合放射冷却膜と基材を複合することによって形成され、前記複合放射冷却膜の反射層が前記基材に近い表面に配置されることを特徴とする複合放射冷却膜材料。
【請求項２６】
前記基材は、金属、プラスチック、ゴム、アスファルト、防水材料、コンクリート、セメント、織布、織物、木材、セラミックタイル、ガラス製品又は有機合成材料の少なくとも一種であることを特徴とする、請求項２５に記載の複合放射冷却膜材料。
【請求項２７】
前記請求項１〜請求項２４の中のいずれか一項に記載の複合放射冷却膜の応用は、前記複合放射冷却膜を熱放散体に設置し、且つ前記複合放射冷却膜を熱放散体と熱的に接続させることを含むことを特徴とする複合放射冷却膜の応用。
【発明の詳細な説明】
【関連特許出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１９年５月３１日に出願した、出願番号が２０１９１０４６８７０９.７であり、発明の名称が「複合放射冷却膜」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が参照により本願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、放射冷却技術の分野に関し、特に、複合放射冷却膜、複合放射冷却膜材料及びその応用に関する。
【背景技術】
【０００３】
放射冷却技術はエネルギー消費がない温度調節手段として、その実用性が高く、人間に環境保護とエネルギー利用の両面で調和のとれた発展を実現させ、エネルギー分野に大きな変化をもたらすことができる。
【０００４】
温度が絶対零度を超える物体は、電磁放射が生成される。放射波長は、放射対象の材料、分子構造及び温度によって異なる。赤外線放射帯域では、放射の本質から、分子内の原子又は原子団が高エネルギー振動状態から低エネルギー振動状態に遷移すると、２.５μｍ〜２５μｍ波長域の赤外線放射が生成される。科学者の大気スペクトルの透過特性に対する分析によって、大気層は異なる波長の電磁波に対して異なる透過率を有し、透過率が高い帯域は「大気の窓」と呼ばれ、例えば、０.３μｍ〜２．５μｍ、３.２μｍ〜４.８μｍ 、７μｍ〜１４μｍであることが知られている。大気層のスペクトルの透過特性は、主に大気層の水蒸気、二酸化炭素及びオゾンによって決まり、その含有量の変化により透過率が変化するが、透過スペクトルの分布はあまり変化しない。従って、地表の物体の熱エネルギーは、放射によって熱伝達することができ、自身の熱は７μｍ〜１４μｍの電磁波で「大気の窓」を通して、温度が絶対零度に近い宇宙空間に放出して、自己冷却の目的を達成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の放射冷却システムは、より高い放射率を有するポリマーによって、受動的冷却を達成するが、受動的冷却をポリマーにのみ依存しているため、冷却効果が悪い。従って、従来の放射冷却システムの冷却効果をさらに改善する必要がある。
【０００６】
従来技術の欠点を克服するために、本発明の目的は、良好な冷却効果を有する複合放射冷却膜、複合放射冷却膜材料及びその応用を提供することである。
【０００７】
本発明は、複合放射冷却膜を提供する。複合放射冷却膜は、最上層と、前記最上層の下方に配置された反射層とを含み、前記最上層は、一つ以上のポリマーを含み、前記ポリマーは、７μｍ〜１４μｍの帯域で８０％以上の放射率を有する。
【０００８】
前記最上層は、前記反射層に隣接する第一放射層と、前記反射層から離れた第二放射層とを含み、前記第一放射層の材料は第一ポリマーを含み、前記第一放射層は複数の第一セル（cell）をさらに含み、複数の前記第一セルは前記第一放射層の内部に配置され、前記第二放射層の材料は第二ポリマーを含み、前記第二放射層は複数の第二セルをさらに含み、複数の前記第二セルは前記第二放射層の内部に配置され、前記第一セルの孔径は、１μｍ〜２０μｍであり、前記第二セルの孔径は、１ｎｍ〜２００ｎｍである。
【０００９】
前記第一放射層における前記第一セルの体積分率は１％〜２０％であり、前記第二放射層における前記第二セルの体積分率は１％〜２０％である。
【００１０】
前記第一放射層は、前記第一セルの少なくとも一部に埋め込まれた第一添加剤をさらに含み、及び／又は、前記第二放射層は、第二セルの少なくとも一部に埋め込まれた第二添加剤をさらに含む。
【００１１】
前記第一添加剤の粒径は、１μｍ〜２０μｍであり、及び／又は、
【００１２】
前記第二添加剤の粒径は、１ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００１３】
前記第一放射層における前記第一添加剤の体積分率は０％〜２０％であり、前記第二放射層における前記第二添加剤の体積分率は０％〜２０％である。
【００１４】
前記第一添加剤及び前記第二添加剤は、それぞれ無機フィラーを含み、前記無機フィラーは、ガラスマイクロビーズ、セラミックマイクロビーズ、酸化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、硫酸バリウム粒子及び炭酸カルシウム粒子の少なくとも一種であり、及び／又は、
【００１５】
前記第一添加剤及び前記第二添加剤は、それぞれ有機フィラーを含み、前記有機フィラーは、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｃｌ、Ｃ−Ｆ、Ｃ−Ｎ、Ｃ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｏの官能基を有するポリマーの少なくとも一種である。
【００１６】
前記有機フィラーは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロエチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ウレタン樹脂（ＰＵ）の少なくとも一種である。前記第一ポリマーは、ポリ４−メチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリ−４−メチル−１−ペンテン（ＰＭＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリスチレン（ＰＳ）の少なくとも一種であり、前記第二ポリマーは、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂及びフッ素含有樹脂の少なくとも一種である。
【００１７】
前記第一添加剤及び前記第二添加剤は、それぞれ有機フィラーを含み、前記有機フィラーは、ポリ４−メチルペンテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンの少なくとも一種である。
【００１８】
前記第一ポリマーは、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｃｌ、Ｃ−Ｆ、Ｃ−Ｎ、Ｃ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｏの官能基を有するポリマーの少なくとも一種である。
【００１９】
前記第一ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロエチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）の少なくとも一種を含む。
【００２０】
前記第二放射層は、前記第一放射層から離れた表面に凸部が分布する。
【００２１】
前記凸部の高さは、１μｍ〜１００μｍである。
【００２２】
前記第一放射層の厚さは、１０μｍ〜３００μｍであり、前記第二放射層の厚さは、５μｍ〜１５０μｍである。
【００２３】
前記反射層は、金属反射層を含み、前記金属反射層は、金、銀、アルミニウム、銅、亜鉛の少なくとも一種を含む。
【００２４】
前記金属反射層は、前記最上層に隣接する第一金属反射層と、前記最上層から離れた第二金属反射層とを含み、前記第一金属反射層の材料は、前記第二金属反射層の材料と同じであっても異なっていてもよく、前記第一金属反射層の厚さは、５ｎｍ〜２００ｎｍであり、好ましくは、５ｎｍ〜１５０ｎｍであり、前記第二金属反射層の厚さは５ｎｍ〜２００ｎｍであり、好ましくは、５ｎｍ〜１５０ｎｍである。
【００２５】
前記金属反射層は、前記第一金属反射層と第二金属反射層とを接続することに用いられる中間層をさらに含む。
【００２６】
前記反射層は、複数の第三セルを有する樹脂反射層を含む。
【００２７】
前記第三セルの孔径は、０．２μｍ〜２０μｍである。
【００２８】
前記樹脂反射層は、順に配置される第一樹脂反射層、第二樹脂反射層及び第三樹脂反射層を含み、前記第三セルは、前記第二樹脂反射層に形成される。
【００２９】
前記第二樹脂反射層における前記第三セルの体積分率は、２％〜３０％である。
【００３０】
前記樹脂反射層の厚さは、２５μｍ〜３００μｍである。
【００３１】
前記樹脂反射層の材料は、ポリ４-メチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリカーボネート（ＰＣ）の少なくとも一種を含む。
【００３２】
前記反射層は、前記最上層に隣接する金属反射層と、前記最上層から離れた樹脂反射層とを含む。
【００３３】
本発明は、前記複合放射冷却膜を含む複合材料を提供する。前記複合材料は、前記複合放射冷却膜と基材を複合することによって形成され、前記複合放射冷却膜の反射層は前記基材に近い表面に配置される。
【００３４】
前記基材は、金属、プラスチック、ゴム、アスファルト、防水材料、コンクリート、セメント、織布、織物、木材、セラミックタイル、ガラス製品又は有機合成材料の少なくとも一種である。
【００３５】
本発明は、複合放射冷却膜の応用方法を提供する。複合放射冷却膜の応用方法は、前記複合放射冷却膜を熱放散体に設置し、且つ前記複合放射冷却膜を熱放散体と熱的に接続させる。
【００３６】
従来技術と比較して、本発明は以下の効果を有する。第一セルと第二セルとの協働によって、最上層が７μｍ〜１４μｍの帯域での放射率を大幅に高め、さらに複合放射冷却膜の冷却効果を高める。ポリマーに異なる孔径を有するセルを設置することによって、受動冷却効果を大幅に増加することができる。一方、第一ポリマーに形成された第一セル及び第二ポリマーに形成された第二セルは、太陽光の直射及び散乱に対して、高い逆熱放散を有し、他方、異なる孔径を有するセルの表面とポリマーとの間で、表面プラズマ共鳴を発生することができ、表面プラズマ共鳴の発生は、大気の窓の波長範囲（７μｍ〜１４μｍ）の波長範囲を有する。従って、第一放射層、第二放射層及び反射層の組み合わせは、太陽光のスペクトルでの高い反射率を有し、熱スペクトルでの高い放射率を有する。このような構成により、複合放射冷却膜の下方の基板、デバイス、構造又は物体の温度を低下させて、受動的な放射冷却効果を実現できる。
【００３７】
本発明の上記及び他の有益な効果は、以下の説明でさらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の複合放射冷却膜の第一実施例の構成の断面を示す図である。
【図２】本発明の複合放射冷却膜の第二実施例の構成の断面を示す図である。
【図３】本発明の複合放射冷却膜の第三実施例の構成の断面を示す図である。
【図４】本発明の複合放射冷却膜の第四実施例の構成の断面を示す図である。
【図５】本発明のモデル空間Ａ、Ｂ、Ｃの内部の温度の経時変化を示す図である。
【図６ａ】水槽Ｈ及び水槽Ｉの内部の水の中央位置の温度測定点Ｈ１及びＩ１を示す図である。
【図６ｂ】一つの実施例の水槽内部の温度測定点Ｈ１とＩ１の温度変化及び環境温度変化のグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明で使用される「太陽放射」は、主に、約３００ｎｍ〜２．５μｍの波長の電磁放射を指す。
【００４０】
本発明において、材料又は構造の文脈で使用される「反射率」は、表面から反射される任意の入射電磁放射の割合である。完全な反射体は、１の反射率を有する物体と定義され、完全な吸収体は、ゼロの反射率を有する物体と定義される。本発明で言及される高反射率とは、材料又は構造が所定の範囲内で約８０％を超える反射率を有することを意味する。
【００４１】
本発明において、材料又は構造の文脈で使用される「放射率」は、電磁放射でエネルギーを放出する際のその有効性である。完全黒体放射体は、１の放射率を有する物体と定義され、完全な非放射体は、ゼロの放射率を有する物体と定義される。本発明で言及される高放射率とは、材料又は構造が所定の範囲内で約８０％を超える放射率を有することを意味する。
【００４２】
本発明において、材料又は構造の文脈で使用される「透過率」は、所定の波長帯域内で材料又は構造を透過する電磁波の比率である。不透明な材料又は構造は、透過率がゼロである物体と定義される。本発明で言及される高透過率とは、材料又は構造が所定の範囲内で約８０％を超える透過率を有することを意味する。
【００４３】
本発明の実施形態は、複合放射冷却膜を提供する。図１〜４に示すように、複合放射冷却膜は、最上層１と、最上層１の下方に配置された反射層２とを含む。最上層１は、一つ以上のポリマーを含み、ポリマーは、７μｍ〜１４μｍの帯域で８０％以上の放射率を有し、反射層２は、太陽放射の少なくとも一部に対して高反射率を有する。最上層１は、反射層２に隣接する第一放射層１１と、反射層２から離れた第二放射層１２とを含む。第一放射層１１の材料は第一ポリマーを含み、第一ポリマーは複数の第一セルをさらに含み、複数の第一セルは第一放射層の内部に配置される。第二放射層１２の材料は第二ポリマーを含み、第二ポリマーは複数の第二セルをさらに含み、複数の第二セルは第二放射層の内部に配置される。第一セルの孔径は、１μｍ〜２０μｍであり、第二セルの孔径は、１ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４４】
本発明は、コストパフォーマンスの良い赤外線フォノン偏光共鳴ポリマー材料、及びポリマー層に形成されたマイクロナノスケールのセルを選択し、受動冷却効果を大幅に増加することができ、マイクロナノスケールのセルはサイズ効果によって、赤外線スペクトルを調整及び強化することができる。一方、第一ポリマーに形成された第一セル及び第二ポリマーに形成された第二セルは、太陽光の直射及び散乱に対して、高い逆熱放散を有し、他方、第一セル及び第二セルの表面とポリマーとの間で、表面プラズマ共鳴をそれぞれ発生することができる。表面プラズマ共鳴の発生は、大気の窓の波長範囲（７μｍ〜１４μｍ）の波長範囲を有する。第一ポリマーと第二ポリマーは７μｍ〜１４μｍの帯域で８０％以上の放射率を有し、生成した表面プラズマ共鳴に関連する熱放射を放射するように構成されるので、複数の第一セルを有する第一放射層及び複数の第二セルを有する第二放射層は、熱スペクトルの放射率が高く、このような構成により、複合放射冷却膜の下方の基板、デバイス、構造又は物体の温度を低下させて、受動的な放射冷却効果を実現できる。
【００４５】
さらに、放射層は、大気の窓帯域内の赤外線（７μｍ〜１４μｍ）を透過できる１つ以上のミー共鳴を生成できる。ポリマーとセルとの間の良好な熱吸収特性に基づいて、第一放射層及び第二放射層は熱スペクトルの吸収率が高いので、セルを含む第一放射層と第二放射層は、熱放射の優れたエミッターであり、放射率をさらに高めることができるので、最上層１は優れた放射冷却機能を備える。
【００４６】
さらに、孔径の異なる２種類のセルを階層化し、孔径の異なるセルは放射冷却の効果が異なり、孔径の大きい第一セルが内側に位置する第一ポリマーに形成され、孔径の小さい第二セルが外側に位置する第二ポリマーに形成される。大気の窓の波長範囲は主に７μｍ〜１４μｍに集中するので、第一セル（孔径が１μｍ〜２０μｍ）を含む第一放射層が内側に形成され、大気の窓の主な放射率の機能を果たし、第二セル（孔径が１ｎｍ〜２００ｎｍ）を含む第二放射層が外側に形成され、複合放射冷却膜の大気の窓の放射率を高めるのを助ける。ミー散乱によって生成する局所表面フォノンを利用して、赤外線の放射を強化することができる。具体的には、ミー散乱（Ｍｉｅ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）は、第一放射層／第二放射層の第一セル／第二セルの直径が放射の波長に匹敵する場合に発生する散乱である。この散乱は、主に、第一放射層／第二放射層の第一セル／第二セルなどによって引き起こされる。ミー散乱の散乱強度は波長の２乗に反比例し、且つ散乱は後方よりも前方の方が強く、指向性はより顕著である。
【００４７】
本発明のそれぞれの図面において、各層の厚さはすべて例示であり、各層が図に示す相対的な厚薄関係を有するべきであることを意味するものではなく、各層におけるセルの形状、孔径及び密度などはすべて例示であり、セルの形状、孔径及び密度などは限定されない。
【００４８】
ある実施形態では、第一放射層１１における第一セルの体積分率は１％〜２０％であり、第二放射層１２における第二セルの体積分率は１％〜８％である。
【００４９】
好ましくは、第一放射層１１における第一セルの体積分率は１％〜１０％であり、第二放射層１２における第二セルの体積分率は１％〜８％である。
【００５０】
ある実施形態では、第一放射層１１は、第一放射層１１に分散し、第一セルに少なくとも部分的に埋め込まれた第一添加剤をさらに含み、第一添加剤は第一セルを全部又は部分的に満たす。言い換えれば、第一放射層１１の第一セルの少なくとも一部は、第一添加剤を収容でき、第一セルに充填された第一添加剤は第一セルを満たしてもよいし満たさなくてもよい。
【００５１】
好ましくは、第一添加剤の粒径は１μｍ〜２０μｍであり、第一添加剤は、ガラスマイクロビーズ、セラミックマイクロビーズ、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、硫酸バリウム及び炭酸カルシウムの少なくとも一種である。
【００５２】
ある実施形態では、第二放射層１２は、第二放射層１２に分散し、第二セルに少なくとも部分的に埋め込まれた第二添加剤をさらに含み、第二添加剤は第二セルを全部又は部分的に満たす。好ましくは、第二添加剤の粒径は１ｎｍ〜２００ｎｍであり、第二添加剤は、ガラスマイクロビーズ、セラミックマイクロビーズ、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、硫酸バリウム及び炭酸カルシウムの少なくとも一種である。
【００５３】
第一添加剤及び第二添加剤は、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｃｌ、Ｃ−Ｆ、Ｃ−Ｎ、Ｃ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｏの官能基を有するポリマーの少なくとも一種を含む有機フィラーを、それぞれ含むことを理解することができる。
【００５４】
好ましくは、上記の有機フィラーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロピレンコポリマー、ポリジメチルシロキサン、ウレタン樹脂の少なくとも一種である。
【００５５】
他の実施形態では、上記有機フィラーは、ポリ４−メチルペンテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンの少なくとも一種であってもよい。
【００５６】
第一セル及び／又は第二セルは、他の添加剤を充填してもよく、他の添加剤を充填しなくてもよい。セルに放射冷却能力を有する添加剤を充填するとき、即ち、放射冷却能力を有する添加剤の粒子が第一ポリマーの第一セルの少なくとも一部及び／又は第二ポリマーの第二セルの少なくとも一部に埋め込まれるとき、添加剤は、最上層１の放射率をさらに高めることができる。セルに他の添加剤を充填しないとき、セル自体はポリマー内に形成され、セルは日光の直射と散乱に対して、高い逆熱放散を有する。他方、セル表面とポリマーの間で表面プラズマ共鳴を発生することができ、表面プラズマ共鳴は、大気の窓の波長範囲（７μｍ〜１４μｍ）を有する波長範囲を生成する。すなわち、セルは最上層１の放射率を高めることができる。最上層１は太陽放射に対して高い透過率を有し、最上層１を通過する太陽放射の少なくとも一部は反射層２で反射されるので、反射層２の反対側に到達する太陽放射を低減することができる。
【００５７】
ある実施形態では、最上層１の第一放射層１１に第一セルが形成され、第一セルに添加剤が充填されず、第二放射層１２に第二セルが形成され、第二セルの少なくとも一部に第二添加剤が充填される。
【００５８】
別の実施形態では、最上層１の第一放射層１１に第一セルが形成され、第一セルの少なくとも一部に第一添加剤が充填され、第二放射層１２に第二セルが形成され、第二セルに添加剤が充填されない。
【００５９】
さらに別の実施形態では、最上層１の第一放射層１１に第一セルが形成され、第一セルの少なくとも一部に第一添加剤が充填され、第二放射層１２に第二セルが形成され、第二セルの少なくとも一部に第二添加剤が充填される。
【００６０】
上記の実施形態は例示にすぎず、セルと添加剤との間の充填を制限するものではない。
【００６１】
添加剤をポリマーに分散する時に、ポリマーは添加剤の周りに添加剤を収容するセルを形成し、セルはそこに含まれる添加剤と同じ粒径を有する可能性が高いが、さまざまな要因の影響下で、一部のセルの孔径がそこに含まれる添加剤の粒径よりも大きいことも排除されない。さらに、ナノスケール又はマイクロスケールの添加剤は、添加されるときに完全に均一な分散を達成するのが難しく、一部の粒子は小さなクラスターを形成する場合がある。すなわち、セルに収容される添加剤は小さなクラスターで存在する可能がある。また、放射層に添加剤が分散している場合には、二軸延伸や溶媒蒸発法又は他のプロセスなどにより、添加剤の周囲にセルを形成することができる。
【００６２】
具体的には、二軸延伸の調製プロセスは以下のとおりである：
【００６３】
調製プロセスは、以下のステップを含む。原料輸送→乾燥→溶融押出→キャスティング→冷却→縦延伸→横延伸→トラックション→巻き取り。
【００６４】
二軸延伸の調製方法は、縦延伸及び横延伸を同時に実施して、一つのステップで完成することもできる。
【００６５】
セルの形成方法：
【００６６】
（１）ポリマーに液体二酸化炭素を均一に混合し、液体二酸化炭素は加熱中に気化し、小さなセルを生成し、延伸により所望のサイズのセルを形成する。
【００６７】
（２）ポリマーに有機又は無機のフィラーを均一に混合し、次いで延伸により有機又は無機のフィラーの周りにセルを形成する。
【００６８】
溶媒蒸発の調製プロセス：
【００６９】
第一ポリマー／第二ポリマー及び水を有機溶媒（例えば、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン）に溶解し、任意の表面にコーティングし、有機溶媒を蒸発させた後、第一ポリマー／第二ポリマーと水が分離され、第一ポリマー／第二ポリマーにマイクロナノスケールの孔が形成され、第一放射層／第二放射層を形成する。
【００７０】
ポリマー及び添加剤によって形成される第一放射層／第二放射層のセルが少ない場合には、単層押出／多層共押出／溶融成膜／コーティング／溶液成膜の方法を採用することができる。
【００７１】
ここで、単層押出／多層共押出／溶融成膜を採用する調製プロセスは、以下のステップを含む。原料輸送→乾燥→溶融押出→キャスティング→冷却→トラックション→巻き取り。
【００７２】
溶融成膜の方法は、主に、キャスティングプロセス及びインフレーションフィルムプロセスを含む。インフレーションフィルムプロセスは、アッパーブローコールドプロセス又は吹水冷却プロセスを含んでもよい。
【００７３】
コーティング／溶液成膜の調製プロセスは、以下のステップを含む。巻き戻し→表面処理（表面処理は、主に除塵、コロナであり、その作用は基板の清浄度を保持し、接着性を高めることである）→コーティング→乾燥→巻き取り。コーティングとは、任意の表面にポリマーと添加剤との混合物をコーティングすることである。
【００７４】
本発明は、異なる粒径を有する二つの添加剤を階層化させることにより、内側に位置する第一ポリマーに、より大きい粒径を有する第一添加剤を分散させ、外側に位置する第二ポリマーに、より小さい粒径を有する第二添加剤を分散させる。従って、最上層１の受動冷却効果は、従来技術と比較して大幅に改善される。さらに、第二放射層１２に含まれるナノスケールの添加剤は、第二放射層１２に優れた疎水性を付与するので、最上層１のセルフクリーニング能力を向上するのに有利である。
【００７５】
第一ポリマーと第二ポリマーの材料は同じであっても異なっていてもよい。第一添加剤と第二添加剤の種類は同じであっても異なっていてもよい。即ち、第一セルと第二セルは同じポリマー層に位置してもよく、第一添加剤と第二添加剤も同じポリマー層に位置してもよく、第一ポリマー又は第二ポリマーは、一種のポリマーであってもよく、複数のポリマーの組み合わせを含んでもよく、第一添加剤又は第二添加剤は、一種の添加剤であってもよく、複数の添加剤の組み合わせを含んでもよい。
【００７６】
ある実施形態では、第一ポリマーは、ポリ４−メチルペンテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンの少なくとも一種である。第二ポリマーは、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂及びフッ素含有樹脂の少なくとも一種である。第二ポリマーは耐候性に優れるので、第二放射層１２の耐候性は良好である。
【００７７】
ある実施形態では、第一ポリマーは、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｃｌ、Ｃ−Ｆ、Ｃ−Ｎ、Ｃ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｏの官能基を含むポリマーである。好ましくは、第一ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロピレンコポリマー、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタンの少なくとも一種である。
【００７８】
日中の宇宙空間への放射冷却は受動冷却であり、ここで、選択的反射と放射は大部分の太陽光（３００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長）の反射により、大気の透明な窓によって赤外線放射の形で熱を宇宙空間に伝達する。ポリマーの放射冷却膜とコーティングは、大規模生産、低コスト、大規模システムに適合する特徴を有する。しかしながら、ポリマーの熱放射の起源及び放射冷却用のポリマーを効果的に選択する方法に関する研究は少ない。従って、ポリマーの官能基と赤外線の熱放射率及び太陽光吸収率との関係を理解することで、日中の放射冷却に適合するポリマーを効果的に選択できる。
【００７９】
官能基の振動は、ポリマーの赤外線吸収及び放射に影響を与えることができるのを理解できる。例えば、Ｏ-Ｈ、Ｃ=Ｏ、Ｃ-Ｃｌなどのさまざまな官能基は、所定の振動周波数／波長を有し、振動周波数は、官能基を有するポリマーによってわずかに異なる。また、官能基は、伸縮振動や屈曲振動などの様々な振動形態及び様々な振動周波数を有する。従って、複数の官能基を有する単一類型のポリマーは、様々な振動周波数を有し得る。
【００８０】
一般的に、ポリマーの官能基の振動形態は、伸縮振動、面内変角振動、面外変角振動、及び変形振動を含む。伸縮振動は対称伸縮振動及び非対称伸縮振動を含み、面内変角振動はせん断振動と面内揺動を含み、面外変角振動は面外揺動とねじれ振動を含み、変形振動は対称変形振動と逆対称変形振動を含む。各官能基及びそれらのさまざまな振動形態は、ポリマーに多数の赤外線吸収／放射ピークの出現をもたらす。
【００８１】
表１は、振動領域と対応する官能基を示す。広い波数（４０００ｃｍ−１〜４００ｃｍ−１）／波長（２．５μｍ〜２５μｍ）範囲における振動の形態は、いくつかの領域に分割できる。より大きな波数（４０００ｃｍ−１〜２５００ｃｍ−１）／波長（２．５μｍ〜４μｍ  ）の端のスペクトルは、Ｘ-Ｈの官能基（ＸはＣ、Ｏ、Ｎなどを表示する）の伸縮振動領域であり、その中でＣ-Ｈ、Ｏ-Ｈ及Ｎ-Ｈなどが主に放射と吸収を担い、高い伸縮振動周波数は、これらの官能基の小さな質量と体積に起因する。Ｘ-Ｈの伸縮振動領域の背後は、三重結合領域であり、２５００ｃｍ−１〜２０００ｃｍ−１／２．５μｍ〜４μｍがあるが、Ｃ≡Ｃ及びＣ≡Ｎの官能基の伸縮振動が弱いにもかかわらず、それらが大きな力の定数を有するので、大きい吸収率を有する。中波数（２０００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１）／波長（４μｍ〜６．７μｍ）の範囲では、Ｃ=ＣやＣ=Ｏなどの二重結合官能基は、伸縮振動により高い吸収率を有する。指紋領域（混雑領域とも呼ばれる）はさらに遠くにあり、波数／波長範囲は１５００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１／６．７μｍ〜１６．７μｍである。指紋領域では、Ｃ-Ｙ基（ＹはＦ、Ｃｌ、Ｂｒなどのハロゲン元素を表す）、Ｃ-Ｏ基、Ｃ-Ｎ基、Ｃ-Ｓｉ基、Ｓｉ-Ｏ基などの多くの官能基が変角振動により強い吸収率を有する。赤外線スペクトルの遠端は、骨格振動領域であり、そこでは重い原子と分子の振動が赤外線の吸収と放射を担う。６．７μｍ〜１６．７μｍの電磁スペクトルに対応する混雑領域は大気の窓全体をカバーするので、大量のポリマーの大部分の７μｍ〜１４μｍの赤外線放射は大気に吸収されることなく、宇宙空間に直接届けることができる。従って、指紋領域におけるＣ-Ｏ、Ｃ-Ｃｌ、Ｃ-Ｆ、Ｃ-Ｎ、Ｃ-Ｓｉ、Ｓｉ-Ｏの官能基を含むポリマーは、日中の放射冷却のポリマーとして使用できる。また、ポリマーをさらに選択するには、太陽光吸収率、大量生産の可能性、物理的及び化学的安定性、耐久性及び用途の目的を考慮する必要がある。
【００８２】
2021529680.tif 000003
【００８３】
本発明は、ポリマーの官能基と赤外線熱放射率及び太陽光吸収率との関係、及び指紋領域における大気の窓（７μｍ〜１４μｍ）と官能基の赤外線スペクトルの重なりに基づいて、所定の官能基を有するポリマーを選択して、日中、環境温度以下の放射冷却能力を達成する。これらのポリマーで作られたフィルムの背面に反射率の高い太陽光反射層がある場合、放射冷却効果はより優れる。
【００８４】
ある実施形態では、上記ポリマー及び反射層のみによって、良好な放射冷却効果を達成できることが理解できる。
【００８５】
図２に示すように、ある実施形態では、第二放射層１２の外表面には凸部１２１が分布する。凸部１２１は、平行に配列されたマイクロリブ、又はアレイに配列された複数のマイクロ凸包である。マイクロ構造１２１は、第二放射層１２の外表面をほとんど覆い、高さは１μｍ〜１００μｍであり、好ましくは１０μｍ〜１００μｍであり、より好ましくは５０μｍ〜１００μｍである。凸部１２１は、第二放射層１２の放射機能を高めることができる。凸部１２１の断面形状は、三角形、台形、半円形又は他の不規則な形状等である。本発明の図面における凸部１２１は、例示に過ぎず、図示のような形状、大きさ等を有する必要があることを意味するものではない。
【００８６】
第二放射層１２の外表面の凸部１２１は、エッチング、インプリント、印刷などにより形成することができ、本発明はこれに限定されない。凸部１２１は、異なる入射角からの可視光及び近赤外光を効果的に反射でき、特に入射角が３０°〜６０が達すると、複合放射冷却膜はすべての入射光をほとんど反射できる。凸部１２１は、第二放射層１２に非常に高い放射率を与えることもでき、７μｍ〜１４μｍの電磁波を外部に放射することができ、放熱の目的を達成できる。即ち、第二放射層１２の表面の放射率は完全黒体の放射率に接近する。
【００８７】
ある実施形態では、第一放射層１１は厚さが１０μｍ〜３００μｍであり、第二放射層１２は厚さが５μｍ〜１５０μｍである。
【００８８】
ある実施形態では、図３及び図４に示すように、反射層２は、金属反射層２１を含む。金属反射層２１は、金、銀、アルミニウム、銅、亜鉛などの金属又はこれらの金属の合金を含むが、これらに限定されない。金属反射層２１は、主に紫外線、可視光及び近赤外光を反射するために使用される。
【００８９】
金属反射層２１は、一層又は複数の層であってもよく、好ましい実施形態では、金属反射層２１は、最上層１に隣接する第一金属反射層２１１と、最上層１から離れた第二金属反射層２１２とを含む。第一金属反射層２１１は、主に紫外線、可視光及び近赤外光を反射するために使用され、第二金属反射層２１２は、主に紫外線、可視光及び近赤外光の反射を高めるために使用される。好ましくは、第一金属反射層２１１は銀反射層であり、第二金属反射層２１２はアルミニウム反射層である。第一金属反射層２１１の厚さは５ｎｍ〜２００ｎｍであり、第二金属反射層２１２の厚さは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００９０】
ある実施形態では、第一金属反射層２１１と第二金属反射層２１２との間に中間層２１３がさらに配置される。中間層２１３は、第一金属反射層２１１と第二金属反射層２１２とを接続することに用いられ、金属層に金属を直接めっきすることによって引き起こされる電気化学腐食も回避できる。中間層２１３は材料がアクリレート樹脂接着剤又はポリウレタン接着剤などの高分子接着剤であってもよく、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔｉ３Ｎ４、ＺｎＳ、ＭｇＦ２又はＣａＦ２などのセラミック材料であってもよい。中間層２１３が高分子接着剤である場合、その厚さは１μｍ〜１００μｍであり、中間層２１３がセラミック材料である場合、その厚さは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００９１】
ある実施形態では、反射層２は、複数の第三セル２２０を有する樹脂反射層２２を含み、樹脂反射層２２における第三セル２２０の体積分率は２％〜３０％であり、好ましくは５％〜１５％であり、より好ましくは８％〜１０％である。第三セル２２０は、樹脂反射層２２に入射する光を屈折及び散乱させることができ、それによって樹脂反射層２２の反射率を増加させ、それにより反射層２の反射率を増加させる。好ましくは、樹脂反射層２２は、白色又は透明などの明るい色である。
【００９２】
ある実施形態では、第三セルの孔径は、０．２μｍ〜２０μｍである。
【００９３】
図４及び図５に示す第三セル２２０の形状、サイズなどはすべて例示であり、本発明のセル２２０が図に示される形状及びサイズを有さなければならないことを意味するものではない。樹脂反射層２２における第三セル２２０の分布も、図示に限定されない。
【００９４】
樹脂反射層２２は、ＴＰＸ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰ又はＰＣであってもよいが、これらに限定されない。樹脂反射層２２の厚さは２５μｍ〜３００μｍであり、好ましくは、樹脂反射層２２の厚さが５０μｍ〜１５０μｍである。
【００９５】
樹脂反射層２２は、単層構造であっても多層構造であってもよい。好ましくは、樹脂反射層２２は、順に配置される第一樹脂反射層２２１、第二樹脂反射層２２２及び第三樹脂反射層２２３を含む。図５に示すように、第三セル２２０は第二樹脂反射層２２２に形成される。
【００９６】
ある実施形態では、第一樹脂反射層及び第三樹脂反射層は、厚さが１μｍ〜５０μｍであり、第二樹脂反射層は、厚さが２０μｍ〜３００μｍである。
【００９７】
ある実施形態では、第二樹脂反射層２２２における第三セルの体積分率は、２％〜３０％である。
【００９８】
樹脂反射層２２におけるセル構造２２０は、二軸延伸プロセスにより形成された構造であり、樹脂反射層２２が単層構造であれば、引っ張る過程において、フィルムを破壊しやすく、且つセルの存在により、第二樹脂反射層２２２の表面は平坦ではない。第二樹脂反射層２２２に金属反射層を直接めっきすれば、金属反射層の平坦度に影響を与え、それにより金属反射層の反射率に影響を与える。第二樹脂反射層２２２の両側に配置された第一樹脂反射層２２１及び第三樹脂反射層２２３は、支持層とすることができ、樹脂反射層２２の調製の安定性を向上させるのに有利であり、フィルムを破壊しにくい。また、第二樹脂反射層２２２の両側に配置された第一樹脂反射層２２１及び第三樹脂反射層２２３は、金属反射層の基板とすることもでき、金属反射層の平坦性を保証する。
【００９９】
ある実施形態では、反射層２は、金属反射層２１と樹脂反射層２２の両方を含む。樹脂反射層２２は、金属反射層２１の最上層１から離れた側面に配置される。具体的には、金属反射層２１及び樹脂反射層２２の構造は、上記記載と同様であるので、ここでは詳しく説明しない。
【０１００】
本発明の他の実施形態は、複合放射冷却膜材料を提供する。複合放射冷却膜材料は、上記複合放射冷却膜と基材を複合することによって形成され、複合放射冷却膜の反射層が基材に近い表面に配置される。
【０１０１】
好ましくは、基材は、金属、プラスチック、ゴム、アスファルト、防水材料、コンクリート、セメント、織布、織物、木材、セラミックタイル、ガラス製品又は有機合成材料の少なくとも一種である。
【０１０２】
しかしながら、上記基材は網羅的ではなく、複合材料は上記複合放射冷却膜と他の材料を複合して形成されてもよいことを理解すべきである。
【０１０３】
本発明の他の実施形態は、上記複合放射冷却膜の応用を提供する。上記複合放射冷却膜の応用は、複合放射冷却膜を熱放散体に設置し、且つ複合放射冷却膜を熱放散体と熱的に接続させることを含む。
【０１０４】
熱放散体の表面との熱的な接続により、赤外線放射で大気の窓を通して熱放散体の熱を放射することができ、それにより追加のエネルギーを消費することなく、熱放散体の温度を効果的に低下させることができる。本発明の複合放射冷却膜は、主に、冷却を必要とする熱放散体の外表面に応用される。本発明の複合放射冷却膜は、建物、光起電モジュール及びシステム、自動車、屋外製品、農業・牧畜水産業、航空宇宙、コールドチェーン輸送、屋外キャビネット、紡織産業、屋外通信設備、工業設備（例えば、屋外配電キャビネット）、公共施設（例えば、街灯やそのラジエーター、トイレの天井壁及びスタジアムの舗道）、冷却水システム、エネルギーシステム（例えば、空調設備／冷却／加熱システム）、省エネルギー設備など並びに屋外での冷却又は放熱を必要とする設備や施設を含む広い応用分野を有する。本発明の複合放射冷却膜は、太陽電池、従来の発電所、さらには水処理の効率を高めることに用いることもできる。
【０１０５】
以下、本発明の複合放射冷却膜、複合放射冷却膜材料及びその応用について、実施例を挙げてさらに説明する。
【０１０６】
テスト方法：
【０１０７】
各実施例及び比較例で得られたサンプルをテストする。３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の紫外線、可視光及び近赤外帯域の反射率を測定する。Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ，Ｌａｍｂｄａ  ９５０型ＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ分光計にサンプルを置き、３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の反射率を測定する。測定間隔は１ｎｍであり、３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のフィルムの反射率の平均値を、フィルムの紫外線、可視光及び近赤外帯域の反射率Ｒ、すなわち、フィルムの３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光の反射率Ｒとする。
【０１０８】
赤外線放射率Ｅの測定：ＳＯＣ-１００  Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒを用いて、波長が７μｍ〜１４μｍである赤外線放射率Ｅをテストする。
【０１０９】
実施例１
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層及び金属反射層を含む。
【０１１０】
第二放射層の厚さは２０μｍであり、第二放射層は、ＰＶＤＦポリマー及びＰＶＤＦポリマーに分散した第二セルを含み、第二セルの平均孔径は２０ｎｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は３％であった。
【０１１１】
第一放射層の厚さは５０μｍであり、第一放射層はＴＰＸポリマー及び第一セルを含み、第一セルの平均孔径は５μｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は１５％であった。
【０１１２】
金属反射層の厚さは１００ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１１３】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．１８％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９３．３８％であった。
【０１１４】
実施例２
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層及び金属反射層を含む。
【０１１５】
第二放射層の厚さは５０μｍであり、第二放射層は、ＰＶＤＦポリマー、ＰＶＤＦポリマーに分散した第二セル及びＳｉＯ２粒子を含み、第二セルの平均孔径は２００ｎｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は２０％であり、ＳｉＯ２粒子の平均粒径は２００ｎｍであり、第二放射層におけるＳｉＯ２粒子の体積分率は２０％である。体積分率が１０％であるＳｉＯ２粒子は、第二セルに埋め込まれる。
【０１１６】
第一放射層の厚さは１００μｍであり、第一放射層は、ＰＥＴポリマー、ＰＥＴポリマー中に分散した第一セル、及びセラミックマイクロビーズを含み、第一セルの平均孔径は１０μｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は２０％であり、セラミックマイクロビーズの平均粒径は１０μｍであり、第一放射層におけるセラミックマイクロビーズの体積分率は２０％である。体積分率が８％であるセラミックマイクロビーズ粒子は、第一セルに埋め込まれる。
【０１１７】
金属反射層の厚さは２００ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされたアルミニウム層である。
【０１１８】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．１６％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９４．３６％であった。
【０１１９】
実施例３
実施例３の複合放射冷却膜が実施例１の複合放射冷却膜と異なる点は、第二放射層の外表面に凸部を有し、凸部が表面にマイクロ構造を有するロールを利用して、エンボス加工により形成され、凸部の高さが1μｍであることである。
【０１２０】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．７１％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９４．３４％であった。
【０１２１】
実施例４
実施形態４の複合放射冷却膜が実施例１の複合放射冷却膜と異なる点は、第二放射層の外表面が凸部を有し、凸部が表面にマイクロ構造を有するロールを利用して、エンボス加工により形成され、凸部の高さが１００μｍであることである。
【０１２２】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．５５％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９３．６２％であった。
【０１２３】
実施例５
実施例５の複合放射冷却膜が実施例１の複合放射冷却膜と異なる点は、第二放射層において、第二セルの平均孔径が５０ｎｍであり、第一放射層において、第一セルの平均孔径が２０ｎｍであることである。
【０１２４】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．６５％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９２．９７％であった。
【０１２５】
実施例６
実施例６の複合放射冷却膜が実施例１の複合放射冷却膜と異なる点は、第二放射層において、第二セルの平均孔径が１ｎｍであり、第一放射層において、第一セルの平均孔径が１μｍであることである。
【０１２６】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．１８％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９２．４７％であった。
【０１２７】
実施例７
実施例７の複合放射冷却膜が実施例２の複合放射冷却膜と異なる点は、第一放射層において、第一放射層における第一セルの体積分率は１％であり、体積分率が約２％であるセラミックマイクロビーズが第一セルに埋め込まれ、第二放射層において、第二放射層における第二セルの体積分率は１％であり、体積分率が約１％であるＳｉＯ２粒子が第二セルに埋め込まれることである。
【０１２８】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．２５％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９３．２９％であった。
【０１２９】
実施例８
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層、第一金属反射層、中間層及び第二金属反射層を含む。
【０１３０】
第二放射層の厚さは１５０μｍであり、第二放射層は、ＰＶＤＦポリマー、ＰＶＤＦポリマーに分散した第二セル及び硫酸バリウム粒子を含み、第二セルの平均孔径は８０ｎｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は６％であり、硫酸バリウム粒子の平均孔径は８０ｎｍであり、第二放射層における硫酸バリウム粒子の体積分率は６％であり、体積分率が約３％である硫酸バリウム粒子が第二セルに埋め込まれる。
【０１３１】
第一放射層の厚さは３００μｍであり、第一放射層はＴＰＸポリマー、ＴＰＸポリマーに分散した第一セル及びＣａＣＯ３粒子を含み、第一セルの平均孔径は２０μｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は１５％であり、ＣａＣＯ３粒子の平均粒子径は２０μｍであり、第一放射層におけるＣａＣＯ３粒子の体積分率は１５％であり、体積分率が約５％であるＣａＣＯ３粒子が第一セルに埋め込まれる。
【０１３２】
第一金属反射層の厚さは２００ｎｍであり、第一金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１３３】
中間層の厚さは２００ｎｍであり、中間層の材料はアルミナセラミックである。
【０１３４】
第二金属反射層の厚さは２００ｎｍであり、第二金属反射層は、中間層にめっきされた銀層である。
【０１３５】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９５．２９％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９４．７１％であった。
【０１３６】
実施例９
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層、第一金属反射層、中間層、第二金属反射層及び樹脂反射層を含む。
【０１３７】
第二放射層の厚さは５μｍであり、第二放射層は、ＰＭＭＡポリマー、ＰＭＭＡポリマーに分散した第二セル及びＳｉＯ２粒子を含み、第二セルの平均孔径は１００ｎｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は１４％であり、ＳｉＯ２粒子の平均粒径は１００ｎｍであり、第二放射層におけるＳｉＯ２粒子の体積分率は１４％である。体積分率が７％であるＳｉＯ２粒子は、第二セルに埋め込まれる。
【０１３８】
第一放射層の厚さは１０μｍであり、第一放射層は、ＰＥＮポリマー、ＰＥＮポリマー中に分散した第一セル及びＳｉ３Ｎ４粒子を含み、第一セルの平均孔径は１２μｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は８％であり、Ｓｉ３Ｎ４粒子のサイズは１μｍであり、第一放射層におけるＳｉ３Ｎ４粒子の体積分率は２０％である。体積分率が１２％であるＳｉ３Ｎ４粒子は、第一セルに埋め込まれる。
【０１３９】
第一金属反射層の厚さは５ｎｍであり、第一金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀フィルムである。
【０１４０】
中間層の厚さは１００ｎｍであり、中間層の材料はアクリレート樹脂接着剤である。
【０１４１】
第二金属反射層の厚さは５ｎｍであり、第二金属反射層は、樹脂反射層の一つの表面にめっきされたアルミニウムフィルムである。
【０１４２】
樹脂反射層の厚さは３００μｍであり、樹脂反射層は、白いＰＣ層であり、樹脂反射層において、均一に第三セルが分散し、第三セルの平均孔径は２０μｍであり、樹脂反射層における第三セルの体積分率は３０％である。
【０１４３】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９５．１８％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９５．３６％であった。
【０１４４】
実施例１０
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層、第一金属反射層、中間層、第二金属反射層及び樹脂反射層をに含む。
【０１４５】
第二放射層の厚さは３０μｍであり、第二放射層はポリウレタンポリマー、ポリウレタンポリマーに分散した第二セル及びＳｉＯ２粒子を含み、第二セルの平均孔径は１００ｎｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は１４％であり、ＳｉＯ２粒子の平均粒径は１００ｎｍであり、第二放射層におけるＳｉＯ２粒子の体積分率は１４％であり、体積分率が約１４％であるＳｉＯ２粒子が第二セルに埋め込まれる。
【０１４６】
第一放射層の厚さは５０μｍであり、第一放射層は、ＰＥＮポリマー、ＰＥＮポリマーに分散した第一セル及びＳｉ３Ｎ４粒子を含み、第一セルの平均孔径は１２μｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は８％であり、Ｓｉ３Ｎ４粒子のサイズは１２μｍであり、第一放射層におけるＳｉ３Ｎ４粒子の体積分率は８％であり、体積分率が約５％であるＳｉ３Ｎ４粒子が第一セルに埋め込まれる。
【０１４７】
第一金属反射層の厚さは２００ｎｍであり、第一金属反射層は、第一放射層の一つの表面にめっきされた銀膜である。
【０１４８】
中間層の厚さは１μｍであり、中間層の材料はアクリレート樹脂接着剤である。
【０１４９】
第二金属反射層の厚さは２００ｎｍであり、第二金属反射層は、樹脂反射層の一つの表面にめっきされたアルミニウム膜である。
【０１５０】
樹脂反射層の厚さは２５μｍであり、樹脂反射層は白色のＰＣ層であり、樹脂反射層は順に配置された第一樹脂反射層、第二樹脂反射層及び第三樹脂反射層を含み、第二樹脂反射層は第三セルを含み、第三セルの平均孔径は０．２μｍであり、第二樹脂反射層における第三セルの体積分率は２％であり、第一樹脂反射層と第三樹脂反射層はほとんどセル構造を含まない。
【０１５１】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９４．９７％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９５．２０％であった。
【０１５２】
実施例１１
実施例１１の複合放射冷却膜が実施例２の複合放射冷却膜と異なる点は、第一放射層において、第一セルの平均孔径が１０μｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は１０％であり、体積分率が約８％であるセラミックマイクロビーズが第一セルに埋め込まれ、第二放射層において、第二セルの平均孔径が１００ｎｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は８％であり、体積分率が約３％であるＳｉＯ２粒子が第二セルに埋め込まれることである。
【０１５３】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．７２％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９４．６８％であった。
【０１５４】
比較例１
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された放射層及び金属反射層を含む。
【０１５５】
放射層の厚さは５０μｍであり、放射層はＰＥＴポリマー及びＳｉＯ２粒子を含み、ＳｉＯ２粒子の平均粒径は２００ｎｍであり、放射層における添加剤の体積分率は２０％である。
【０１５６】
金属反射層の厚さは２００ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされたアルミニウム層である。
【０１５７】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９１．９３％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、８３．８５％であった。
【０１５８】
比較例２
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された放射層及び金属反射層を含む。
【０１５９】
放射層の厚さは１５０μｍであり、放射層はＴＰＸポリマー及びＳｉＯ２粒子を含み、ＳｉＯ２粒子の平均粒径は２０μｍであり、放射層における添加剤の体積分率は１５％である。
【０１６０】
金属反射層の厚さは２５０ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１６１】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．３９％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、８３．６６％であった。
【０１６２】
比較例３
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された放射層及び金属反射層を含む。
【０１６３】
放射層の厚さは５０μｍであり、放射層は、ＰＥＴポリマー、ＣａＣＯ３粒子及びＳｉＯ２粒子を含み、ＣａＣＯ３粒子及びＳｉＯ２粒子はＰＥＴポリマーにほとんど均一に分散し、ＣａＣＯ３粒子の平均粒径は５００ｎｍであり、ＳｉＯ２粒子の平均粒径は５０μｍであり、放射層におけるＣａＣＯ３粒子の体積分率は８％であり、放射層におけるＳｉＯ２粒子の体積分率は１２％である。
【０１６４】
金属反射層の厚さは２５０ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１６５】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９３．０７％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、８４．７２％であった。
【０１６６】
比較例４
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層及び金属反射層を含む。
【０１６７】
第二放射層の厚さは２０μｍであり、第二放射層はＰＶＤＦポリマーを含む。
【０１６８】
第一放射層の厚さは５μｍであり、第一放射層はＴＰＸポリマー及び第一セルを含み、第一セルの平均孔径は５μｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は１５％である。
【０１６９】
金属反射層の厚さは２００ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１７０】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．７８％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９１．３７％であった。
【０１７１】
比較例５
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層及び金属反射層を含む。
【０１７２】
第二放射層の厚さは２０μｍであり、第二放射層はＦＥＰポリマー及びＦＥＰポリマーに分散した第二セルを含み、第二セルの平均孔径は２０ｎｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は３％である。
【０１７３】
第一放射層の厚さは５μｍであり、第一放射層はＴＰＸポリマーを含む。
【０１７４】
金属反射層の厚さは２５０ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１７５】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．８１％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９０．１２％であった。
【０１７６】
比較例６
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層及び金属反射層を含む。
【０１７７】
第二放射層の厚さは２０μｍであり、第二放射層はＰＭＭＡポリマーを含む。
【０１７８】
第一放射層の厚さは５μｍであり、第一放射層はＴＰＸポリマーを含む。
【０１７９】
金属反射層の厚さは２５０ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１８０】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．７２％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９０．０３％であった。
【０１８１】
比較例７
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された放射層及び金属反射層を含む。
【０１８２】
放射層の厚さは１０μｍであり、放射層は、ＰＥＴポリマー及びＰＥＴポリマーに分散した第一セルと第二セルを含み、第一セルの平均孔径は５μｍであり、放射層における第一セルの体積分率は１５％であり、第二セルの平均孔径は２０ｎｍであり、放射層における第二セルの体積分率は３％である。
【０１８３】
金属反射層の厚さは２５０ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１８４】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．８２％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９０．１３％であった。
【０１８５】
比較例８
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層及び金属反射層を含む。
【０１８６】
第二放射層の厚さは２０μｍであり、第二放射層はＰＶＤＦポリマー及びＰＶＤＦポリマーに分散した第二セルを含み、第二セルの平均孔径は５μｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は１５％である。
【０１８７】
第一放射層の厚さは５μｍであり、第一放射層はＴＰＸポリマー及び第一セルを含み、第一セルの平均孔径は２０ｎｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は３％である。
【０１８８】
金属反射層の厚さは２５０ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１８９】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．７８％％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、８７．１２％であった。
【０１９０】
比較例９
複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第二放射層、第一放射層及び金属反射層を含む。
【０１９１】
第二放射層の厚さは２０μｍであり、第二放射層は、ＰＭＭＡポリマー及びＰＭＭＡポリマーに分散した第二セルを含み、第二セルの平均孔径は２０ｎｍであり、第二放射層における第二セルの体積分率は３０％である。
【０１９２】
第一放射層の厚さは５μｍであり、第一放射層はＴＰＸポリマー及び第一セルを含み、第一セルの平均孔径は５μｍであり、第一放射層における第一セルの体積分率は３０％である。
【０１９３】
金属反射層の厚さは２５０ｎｍであり、金属反射層は、第一放射層にめっきされた銀層である。
【０１９４】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．６９％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、８９．１３％であった。
【０１９５】
さらに、異なる官能基を有するポリマーを含む放射層の放射冷却効果を説明するために、以下、ＰＶＤＦ及びＰＭＭＡを例として説明する。
【０１９６】
外見上、ＰＭＭＡは透明であり、ＰＶＤＦは半透明である。ＰＭＭＡはＣ-Ｈ、Ｃ=Ｏ及びＣ-Ｏの官能基を有し、ＰＶＤＦはＣ-Ｈ及びＣ-Ｆの官能基を有する。これらの官能基は指紋領域（大気の窓）に変角振動を有する。次いで、厚さが１００μｍであるＰＶＤＦフィルム、厚さが１００μｍであるＰＭＭＡフィルム、及び厚さが１００μｍであるＰＶＤＦ−ＰＭＭＡブレンドフィルムの太陽光吸収率及び赤外線放射率を測定する。
【０１９７】
厚さが１００μｍであるＰＶＤＦフィルムの平均の太陽光吸収率はわずか３．０％であり、厚さが１００μｍであるＰＭＭＡフィルムの平均の太陽光吸収率は５．０％であり、厚さが１００μｍであるＰＶＤＦ−ＰＭＭＡブレンドフィルムの太陽光吸収率は１０．０％に達する。厚さが１００μｍであるＰＶＤＦ−ＰＭＭＡブレンドフィルムは太陽放射の吸収が強過ぎるので、日中の環境温度以下の放射冷却にはあまり効果がない。
【０１９８】
大気の窓（７μｍ〜１４μｍ）では、厚さが１００μｍであるＰＶＤＦフィルムの平均の放射率は、９３％であり、厚さが１００μｍであるＰＭＭＡフィルムの平均の放射率は、低く、９１％であった。また、さまざまな天頂角で、厚さが１００μｍであるＰＭＭＡフィルム及び厚さが１００μｍであるＰＶＤＦフィルムの放射率を測定した。実験の結果、厚さが１００μｍであるＰＭＭＡフィルムの放射率は、厚さが１００μｍであるＰＶＤＦフィルムの放射率よりかなり低く、その差は５％であった。放射冷却応用では、大気の窓での低い太陽光吸収率及び大気の窓（７μｍ〜１４μｍ）での高い赤外線放射率を有することは、日中の環境温度以下の放射冷却を達成するために重要である。同じ厚さのＰＶＤＦフィルムは、低い太陽光吸収率及び高い選択的放射率を有するので、ＰＭＭＡフィルム及びＰＶＤＦ−ＰＭＭＡブレンドフィルムより、日中の放射冷却効果がより優れる。
【０１９９】
より低い太陽光吸収は、厚さがより小さなフィルムを必要とするが、より高い赤外線放射は、厚さが大きなフィルムを必要とし、ＰＶＤＦ及びＰＭＭＡなどの非常に厚いポリマーフィルムは、理想的な赤外線エミッター／吸収体になる可能性が高い。しかし、非常に高い太陽光吸収を有するので、日中の放射冷却性能を向上させる最適な厚さ又は厚さ範囲がある。ポリマーの種類に応じて、より優れた日中の放射冷却性能を獲得するための最適な厚さ又は厚さの範囲があり、フィルムの厚さは、好ましくは２０μｍ〜３００μｍであり、より好ましくは５０μｍ〜１５０μｍである。本発明において、所定の種類の官能基を有するポリマーでは、ガラス微粒子、セラミック微粒子、酸化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、硫酸バリウム粒子、炭酸カルシウム粒子などの無機フィラーを添加することによって、大気の窓（７μｍ〜１４μｍ）で高い放射率を生成することができる。同様に、所定の種類の官能基を有するポリマーでは、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＣ、ＰＶＣ、ＰＭＭＡ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＤＭＳなどの有機フィラーを添加することによって作られたフィルムは、大気の窓（７μｍ〜１４μｍ）で高い放射率を生成することもできる。ポリマーで、ポリマーと同じ組成を有する有機フィラーを添加する場合には、製造されるフィルムは、均一なポリマーフィルムであってもよく、有機粒子を含むフィルムであってもよい。例えば、ＰＶＤＦのポリマーではＰＶＤＦの有機フィラーを添加する場合には、製造されるフィルムは、均一なＰＶＤＦフィルムであってもよく、ＰＶＤＦ粒子を含むフィルムであってもよい。
【０２００】
以下、裏側に銀反射層を備えるＰＶＤＦフィルム及び裏側に銀反射層を備えるＰＭＭＡフィルムが水槽に応用されることを例として、水槽の放射冷却効果に対する異なる官能基を有するポリマーの影響を説明する。
【０２０１】
実施例１２
内部の長さ、幅、高さがそれぞれ８００ｎｍ、８００ｎｍ、８０ｎｍであるプラスチック材料の水槽の上表面に複合放射冷却膜を配置し、複合放射冷却膜は、上から下に順に配置された第一放射層及び金属反射層を含む。
【０２０２】
第一放射層の厚さは１００μｍであり、第一放射層は、ＰＶＤＦ第一ポリマー、ＰＶＤＦ第一ポリマーに分散した第一セル及びＰＶＤＦ第一添加剤を含み、即ち、第一放射層は、内部に第一セルが形成された均一なＰＶＤＦフィルムであり、第一セルの平均孔径は１０μｍであり、且つ第一放射層における第一セルの体積分率は１０％であり、第一添加剤のサイズは１０μｍであり、且つ第一放射層における第一添加剤の体積分率は１０％である。
【０２０３】
金属反射層の厚さは１５０ｎｍであり、金属反射層は第一放射層にめっきされた銀層である。
【０２０４】
本実施例のフィルムが配置された水槽をＨで表示し、水槽Ｈの水の中央位置に一つの温度測定点Ｈ１を設定する。
【０２０５】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．８８％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９３．２９％であった。
【０２０６】
比較例１０
【０２０７】
従来と同じ材料、大きさの水槽の上表面に複合放射冷却膜が配置された比較例を提供する。比較例は実施例１２の複合放射冷却膜とほとんど同じであるが、異なる点は、第一放射層における第一ポリマー及び第一添加剤がＰＭＭＡであること、即ち、第一放射層が、内部に第一セルが形成された均一なＰＭＭＡフィルムであることである。比較例のフィルムが配置された水槽をＩで表示し、水槽Ｉの内部の水の中央位置に一つの温度測定点Ｉ１を設定する。
【０２０８】
測定の結果、複合放射冷却膜の３００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の太陽光に対する反射率Ｒは、９２．７６％であり、７μｍ〜１４μｍの赤外線に対する放射率Ｅは、９２．２６％であった。
【０２０９】
図６ａは、水槽Ｈ及び水槽Ｉの内部の水の中央位置の温度測定点Ｈ１及びＩ１を示す図である。２０１９年６月２８日から７月４日まで、寧波市奉化区東風路８８号の芝生で、水槽内部の温度測定点Ｈ１とＩ１の温度変化及び環境温度変化を７日以内に測定した。この測定期間では、晴天、曇天、雨天などのさまざまな気象条件があり、水槽が取り付ける時に水平面に対する傾斜角度は１５°であり、この設置角度により、パネルの太陽放射照度を適切に低減できる。その測定結果を図６bに示す。
【０２１０】
図６ｂに示すように、水槽Ｈの内部の温度測定点Ｈ１の温度は、環境温度より１３．５℃低いが、水槽１の内部の温度測定点Ｉ１の温度は、環境温度より１２．４℃低い。昼間及び夜間でも、温度測定点Ｈ１の温度は、温度測定点Ｊ１の温度よりも低く、その差は主に昼間では、ＰＶＤＦフィルムの太陽光吸収率が低く、夜間では、ＰＶＤＦフィルムは低い温度に達することができる。それは、ＰＶＤＦフィルムがＰＭＭＡフィルムより高い大気の窓の放射率と高い選択性を有するからである。興味深いことに、７月４日の夕方、環境温度が２１．６℃である時に、ＰＶＤＦフィルムは、水を９．６℃に冷却することができる。これは、夜間に得られた冷却能力が、昼間の使用のために保存されることを意味して、高い選択的な放射材料を使用することは、実際のアプリケーションの冷却要件を効果的に満たす有望な方法であるかもしれない。ＰＶＤＦフィルムとＰＭＭＡフィルムの厚さは同じであるにもかかわらず、前者は、太陽反射、赤外線放射及び昼間では、環境温度以下での冷却効果が優れ、Ｃ-Ｆを含むポリマーが昼間の放射冷却に適するかもしれないことを示している。両方のフィルムの厚さは１００μｍであるが、ＰＶＤＦフィルムが低い太陽光吸収率、高い大気の窓の放射率及び高い選択性を有する。従って、ＰＶＤＦフィルムは、昼間及び夜間での冷却性能は、ＰＭＭＡフィルムよりも優れる。大規模な冷却システムで使用される場合には、ポリマーの冷却性能のこの微妙な違いは、長期的に大きな経済的差異をもたらすかもしれない。
【０２１１】
上記実施例８及び比較例３の複合放射冷却膜を、それぞれ４ｍ×３ｍ×２．５ｍの空間サイズを有するモデル空間の外表面を覆い、モデルＡ及びモデルＢとする。別の同一のモデル空間において外表面は処理されず、モデルＣとする。モデルＡ、モデルＢ及びモデルＣの内部の中央位置に温度測定点を設定して、それぞれ温度測定点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１とする。モデル空間の温度を全天候でテストし、テスト結果を図５に示す。
【０２１２】
表２  各々の実施例と比較例の太陽光に対する反射率及び赤外線に対する放射率の性能テスト
2021529680.tif 000004
【０２１３】
上記の実施例は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するためのものではない。当業者であれば、本発明の技術構成の趣旨や範囲を逸脱しない前提下で、上述の実施例に対して修正することもできるし、一部の技術的特徴を均等置換することもできる。これらの修正や置換は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるべきである。
【符号の説明】
【０２１４】
図中：１−最上層、２−反射層、１１−第一放射層、１２−第二放射層  １２１−凸部、２１−金属反射層、２２−樹脂反射層、２１１−第一金属反射層、２１２−第二金属反射層、２１３−中間層、２２０−第三セル、２２１−第一樹脂反射層、２２２−第二樹脂反射層、２２３−第三樹脂反射層である。
【図１】
2021529680.tif 000005
【図２】
2021529680.tif 000006
【図３】
2021529680.tif 000007
【図４】
2021529680.tif 000008
【図５】
2021529680.tif 000009
【図６ａ】
2021529680.tif 000010
【図６ｂ】
2021529680.tif 000011
【国際調査報告】
2021529680.tif 000012
2021529680.tif 000013
2021529680.tif 000014
2021529680.tif 000015
2021529680.tif 000016
2021529680.tif 000017