建筑物外部用调温制品的制作方法

建筑物外部用调温制品
1.相关申请的交叉引用根据《美国法典》第35章第119条(e)款，本技术要求2020年2月3日提交的第62/969,596号美国临时申请的权益，该临时申请的内容据此全文引入。
技术领域
2.本公开总体上涉及调温制品，并且更具体地涉及在建筑物外部使用的调温制品。


背景技术：

3.与能源危机和气候变化相关的问题正变得愈加严重并且需加以解决。根据最近的研究，全球消耗的全部电力中有15%用于家居制冷和办公室制冷，这进而导致全球温室气体排放增加。因此，需要开发新技术来减少建筑物的能量需求。
4.已经提出了许多策略来降低建筑物处的能量消耗，特别是在夏季。例如，提出了更加节能的电器，例如空调或冷却塔。一些策略采用设置在建筑物内部的材料，这些材料可阻挡阳光或热空气。


技术实现要素：

5.本文描述了用于保护建筑物免受过多阳光和热空气影响的调温制品。这些调温制品可被施加在建筑物外部。
6.在一个方面，调温制品包括金属膜、设置在该金属膜上的聚合物膜和设置在该金属膜上的着色剂膜。该调温制品的至少一个面在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率，并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率。
7.在一些实施方案中，该着色剂膜可设置在聚合物膜上。在一些实施方案中，该着色剂膜可插置在金属膜与聚合物膜之间。该着色剂膜包括着色剂，这些着色剂包括具有小于4 μm的直径的染料分子和/或着色剂颗粒。此外，这些着色剂可以是红外透明的。例如，着色剂颗粒包括亚铁氰化铁、铁氧化物或硅中的一者或多者。
8.在一些实施方案中，聚合物膜包括聚乙烯或聚丙烯或其他红外（ir）透明材料中的一者或多者。该聚合物膜可包括嵌入的着色剂颗粒。在一些实施方案中，聚合物膜包括嵌入的介电颗粒。这些嵌入的介电颗粒包括tio2、zno或caco3中的一者或多者。这些嵌入的介电颗粒具有小于4
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m的直径。
9.在另一个方面，调温制品包括聚合物膜和嵌入该聚合物膜中的介电颗粒。该调温制品的至少一个面在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率，并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率。
10.在又一个方面，调温制品包括聚合物膜、嵌入该聚合物膜中的介电颗粒和设置在该聚合物膜上的着色剂膜。该调温制品的至少一个面在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率，并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率。该着色剂膜包括亚铁氰化铁、铁氧化物或硅中的一者或多者。
附图说明
11.本技术的各种实施方案的某些特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考以下阐述了利用本公开原理的例示性实施方案的详细描述及附图，将获得对本技术的特征和优点的更好理解，在附图中：图1是根据一个示例性实施方案的调温制品的横截面图。
12.图2是根据一个示例性实施方案的另一调温制品的横截面视图。
13.图3是根据一个示例性实施方案的又一调温制品的横截面视图。
14.图4是根据一个示例性实施方案的又一调温制品的横截面视图。
15.图5是根据一个示例性实施方案的又一调温制品的横截面视图。
16.图6是根据一个示例性实施方案的又一调温制品的横截面视图。
17.图7是根据一个示例性实施方案的又一调温制品的横截面视图。
18.图8是根据一个示例性实施方案的又一调温制品的横截面视图。
19.图9是根据一个示例性实施方案的又一调温制品的横截面视图。
具体实施方式
20.在以下描述中，阐述了某些具体细节以便提供对本公开的各种实施方案的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可在没有这些细节的情况下实践本公开。此外，虽然本文公开了本公开的各种实施方案，但是根据本领域技术人员的公知常识，可在本公开的范围内作出许多改变和修改。这些修改包括用已知的等同物替换本公开的任何方面，以便以基本相同的方式得到相同的结果。
21.除非上下文另有要求，否则在本说明书和权利要求书中，词语“包括”及其变体，例如“包含”和“含有”，应被解释为开放的、包括性的含义，即“包括但不限于”。在整个说明书中对数值范围的陈述旨在作为独立引用落入包括限定该范围的值的范围内的每个单独值的一种简化符号，并且每个单独值如其在本文中独立陈述的那样并入说明书中。另外，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另外清楚地指明。
22.在整个说明书中对“一个实施方案”或“实施方案”的引用意味着结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定全部指代同一实施方案，但在一些情况下可能指代同一实施方案。此外，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合在一个或多个实施方案中。
23.本文描述的各种实施方案涉及在建筑物外部使用的调温制品。这些调温制品可反射阳光以减少透射进入建筑物内部并且被建筑物中的物品吸收的阳光。当建筑物被热空气包围时，这些调温制品还减少进入建筑物的热辐射。这些调温制品被配置为耐受各种气候环境和恶劣天气。为了方便用户使用，这些调温制品可包括用于附着到建筑物外部的粘附层或其他机构。
24.现在将结合附图对实施方案进行说明。首先参考图1。图1是根据一个示例性实施方案的调温制品100的横截面视图。调温制品100包括金属膜102、设置在金属膜102上的聚合物膜104和设置在聚合物膜104上的着色剂膜106。调温制品100具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的
面。在一些实施方案中，调温制品100具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率的面，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品100具有至少一个在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率的面，以进一步减少热吸收。可通过选择材料和膜结构来获得这些特性。
25.金属膜102可包括对阳光具有高反射率的任何金属。用于该目的示例性金属可包括但不限于al、ti、cu、ag、au等。金属膜102可包括单层金属或合金，或者可包括多层金属或合金。金属膜102的厚度可以是小于25 μm的膜或小于200 nm或100 nm的金属涂层。
26.聚合物膜104可包括一层或多层在可见光波长内透明或基本透明的聚合物。在一些情况下，聚合物膜104在0.3-20 μm波长内具有至少0.3的透射率。例如，聚合物膜104可包括聚乙烯或聚丙烯中的一者或多者。聚合物膜104的厚度可小于1000 μm。为了提高调温制品100的反射率，在一些情况下，可进一步减小聚合物膜104的厚度。例如，聚合物膜104的厚度可小于750 μm、500 μm、400 μm、300 μm、200 μm、150 μm、140 μm、130 μm、125 μm、120 μm、110 μm、100 μm、75 μm或50 μm。考虑到延长调温制品100的寿命，可进一步对聚合物膜104的厚度进行选择。在一些实施方案中，聚合物膜104可具有任意两种上述厚度之间的厚度，例如150 μm-50 μm、150 μm-75 μm、150 μm-100 μm、150 μm-110 μm、140 μm-50 μm、140 μm-75 μm、140 μm-100 μm、140 μm-110 μm、130 μm-50 μm、130 μm-75 μm、130 μm-100 μm、130 μm-110 μm、125 μm-50 μm、125 μm-75 μm、125 μm-100 μm或125 μm-110 μm。
27.聚合物膜104可以是多层结构。例如，聚合物膜104可包括多个相同的聚合物层或不同材料的聚合物层。在一种情况下，聚合物膜104包括多层纳米多孔聚乙烯或纳米多孔聚丙烯。这些纳米多孔聚合物层中的每一个层可包括彼此缠结以在其间形成孔的纳米纤维或包括纳米孔以产生多孔结构。在一些情况下，由于这些孔，聚合物膜104可具有40%的孔隙率。根据这些孔的尺寸，它们也可在可见范围内提供不透明性。
28.着色剂膜106为调温制品100提供不同的颜色以满足用户的个人喜好。例如，着色剂膜106为调温制品100提供具有选自红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、紫色、黑色和白色中的一种或多种可见颜色的外观。还可设想其他颜色。着色剂膜106可包括着色剂，这些着色剂包括染料分子和/或着色剂颗粒。在一些情况下，着色剂被设计为红外透明的。着色剂颗粒可具有小于4 μm或3 μm的直径。用于着色剂颗粒的示例性材料包括但不限于亚铁氰化铁、铁氧化物或硅或其他已知的或以后开发的着色材料。着色剂膜106可包括高达10重量%的典型着色剂，或可包括15-23重量%的红外透明的着色剂以保持红外透明。
29.材料选择和层结构允许调温制品100在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率，使得调温制品100可有效地反射照射在建筑物上的阳光。此外，调温制品100在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率，使得当外部空气温度大于内部温度时调温制品100可减少热吸收。当调温制品100附着到建筑物外部时，组合效果允许调温制品100保持建筑物温度更低，从而减少用于建筑物降温的能量消耗。
30.在一些实施方案中，调温制品100可进一步包括用于将调温制品100连接到建筑物外部的连接层108。连接层108可包括用于将调温制品100固定到例如建筑物的墙壁或屋顶的粘合剂或其他附着机构。
31.在用于形成调温制品100的示例性方法中，可通过气相沉积方法将金属膜102沉积在聚合物膜104上。
32.图2是根据一个示例性实施方案的调温制品200的横截面视图。调温制品200包括金属膜102、设置在金属膜102上的着色剂膜106和设置在着色剂膜106上的聚合物膜104。调温制品200具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的面。调温制品200的金属膜102、聚合物膜104和着色剂膜106与调温制品100的那些类似。对于那些膜的详细描述，可参考结合图1所说明的那些。
33.在一些实施方案中，调温制品200可在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品200可在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率，以进一步减少热吸收。
34.调温制品200的性能与调温制品100类似或相容。然而，因为调温制品200的着色剂膜106插置在聚合物膜104与金属膜102之间，所以调温制品200的颜色可持续更长时间并为建筑物提供更好的美学和装饰效果。
35.图3是根据一个示例性实施方案的调温制品300的横截面视图。调温制品300包括金属膜102、设置在金属膜102上的聚合物膜104、设置在聚合物膜104上的着色剂膜106和嵌入聚合物膜104中的多个介电颗粒110。调温制品300具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的面。调温制品300的金属膜102、聚合物膜104和着色剂膜106与调温制品100的那些类似。对于那些膜的详细描述，可参考结合图1所说明的那些。
36.由于介电颗粒110能够散射阳光，因此它们可进一步提高调温制品300的反射率。介电颗粒110可包括一种或多种tio2、zno或caco3，并且具有小于4 μm的直径。tio2、zno或caco3介电颗粒表现出高日光反射比，并有效地将阳光从建筑物散射出去。此外，tio2介电颗粒在约15-20 μm波长下显示高吸收，而zno和caco3介电颗粒分别在约7-8 μm和约11-12 μm波长下表现出高吸收。这些颗粒的混合物可在调温制品300的至少一个面上在4-20 μm的波长下产生小于0.4的平均发射率。在一些实施方案中，当聚合物膜104由纳米纤维组成时，介电颗粒110可嵌入缠结的纳米纤维之间的孔中。
37.在一些实施方案中，调温制品300可在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率的面，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品300可在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率，以进一步减少热吸收。
38.图4是根据一个示例性实施方案的调温制品400的横截面视图。调温制品400包括金属膜102、设置在金属膜102上的聚合物膜104、设置在聚合物膜104上的着色剂膜106、嵌入聚合物膜104中的多个介电颗粒110和嵌入聚合物膜104中的多种着色剂112。着色剂112可包括染料分子和/或着色剂颗粒。调温制品400具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的面。调温制品400的金属膜102、聚合物膜104、着色剂膜106和介电颗粒110与调温制品300的那些类似。对于那些结构的详细描述，可参考结合图3所说明的那些。
39.嵌入聚合物膜104中的着色剂112为调温制品400提供具有选自红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、紫色、黑色和白色中的一种或多种可见颜色的外观。还可设想其他颜色。在一些情况下，着色剂被配置为红外透明的。着色剂颗粒具有小于4 μm或3 μm的直径。用于着色剂
颗粒的示例性材料包括但不限于亚铁氰化铁、铁氧化物或硅或其他已知的或以后开发的着色材料。在聚合物膜104中包括着色剂112提供了进一步的灵活性以调整调温制品400的着色。
40.在一些实施方案中，调温制品400可在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品400可在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率，以进一步减少热吸收。
41.图5是根据一个示例性实施方案的调温制品500的横截面视图。调温制品500包括金属膜102、设置在金属膜102上的聚合物膜104、嵌入聚合物膜104中的多个介电颗粒110和嵌入聚合物膜104中的多种着色剂112。着色剂112可包括染料分子和/或着色剂颗粒。调温制品500具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的面。在一些实施方案中，调温制品500可在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品500可在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率，以进一步减少热吸收。调温制品500与图4的调温制品400类似，只是调温制品500不包括着色剂膜106。在一些情况下，嵌入调温制品500的聚合物膜104中的着色剂112的密度大于调温制品400的聚合物膜中的着色剂的密度。如图5中所示的这种简化结构可节省制造调温制品的成本，因为在提供了类似的调温性能的同时省略了着色剂膜。
42.图6是根据一个示例性实施方案的调温制品600的横截面视图。调温制品600包括金属膜102、设置在金属膜102上的聚合物膜104和嵌入聚合物膜104中的多种着色剂112。着色剂112可包括染料分子和/或着色剂颗粒。调温制品600具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的面。在一些实施方案中，调温制品600可在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品600可在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率，以进一步减少热吸收。调温制品600与图5的调温制品500类似，只是调温制品600不包括嵌入聚合物膜104中的介电颗粒。
43.图7是根据一个示例性实施方案的调温制品700的横截面视图。调温制品700包括聚合物膜104和嵌入聚合物膜104中的多个介电颗粒110。调温制品700具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的面。在一些实施方案中，调温制品700可在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品700可在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率，以进一步减少热吸收。调温制品700的聚合物膜104和介电颗粒110与图3中的调温制品300的那些类似。对于那些结构的详细描述，可参考结合图3所说明的那些。
44.图8是根据一个示例性实施方案的调温制品800的横截面视图。调温制品800包括聚合物膜104、嵌入聚合物膜104中的多个介电颗粒110和嵌入聚合物膜104中的多种着色剂112。着色剂112可包括染料分子和/或着色剂颗粒。调温制品800具有至少一个在0.3-4 μm
的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的面。在一些实施方案中，调温制品800可在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品800可在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率，以进一步减少热吸收。调温制品800的聚合物膜104、介电颗粒110和着色剂112与图4中的调温制品400的那些类似。对于那些结构的详细描述，可参考结合图4所说明的那些。
45.图9是根据一个示例性实施方案的调温制品900的横截面视图。调温制品800包括聚合物膜104、嵌入聚合物膜104中的多个介电颗粒110和设置在聚合物膜104上的着色剂膜106。调温制品900具有至少一个在0.3-4 μm的波长下具有大于0.5的平均反射率并且在4-20 μm的波长下具有小于0.4的平均发射率的面。在一些实施方案中，调温制品900可在至少一个面上在0.3-4 μm的波长下具有大于0.6、0.7或0.75的平均反射率，以提供进一步反射阳光的能力。在一些实施方案中，调温制品900可在至少一个面上在4-20 μm的波长下具有小于0.35、0.3、0.25或0.2的平均发射率，以进一步减少热吸收。调温制品900的聚合物膜104、介电颗粒110和着色剂膜106与图3中的调温制品300的那些类似。对于那些结构的详细描述，可参考结合图3所说明的那些。
46.应了解，如图1中所例示的连接层108也可应用于图2至图9的调温制品。本公开中的反射率可以由光谱仪进行测量。
47.总之，符合本公开的调温制品提供了在0.3-4 μm的波长下的高阳光反射、在4-20 μm的波长下的低发射率，以及良好的耐久性，这使得它们适合用于建筑物外部。这些调温制品还可用于需要在热环境中进行制冷的其他领域，例如车辆。
48.出于例示和描述的目的提供了对本公开的以上描述。该描述并非旨在为穷举性的亦或是将本公开限制为所公开的精确形式。本公开的广度和范围不应受上述示例性实施方案中的任何一个限制。许多修改和变型对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。这些修改和变型包括所公开的特征的任何相关组合。选择和描述实施方案是为了以最佳方式说明本公开的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够理解本公开的各种实施方案以及适合于所设想的特定用途的各种修改。本公开的范围旨在由以下权利要求及其等同物来限定。