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随着现代化社会的进展,全球环境升温速度加快,开发和应用新型智能降温材料是大势所趋。太阳能作为地球上最多的可持续发展能源,开发利用太阳能作为能源具有良好的绿色清洁优势。太阳能自适应降温材料是一类通过光热材料刺激响应型相变材料,通过改变太阳光的透过率从而达到降温效果的材料。热等离子体是一类典型的光热转化材料,由于具有等离子激元能在光照下,吸收光子的能量立即衰变为热电子,能够快速地将太阳能转化为热能。本文利用快速喷涂技术制备热等离子体太阳能加热表面,与温敏刺激响应型水凝胶复合制成光响应型自适应降温材料,本课题的主要内容和结论如下:(1)利用柠檬酸钠还原法制备热等离子体金纳米粒子(Au NPs)材料,通过快速喷涂技术制备得到热等离子体金纳米粒子表面。首先,选用典型的热等离子体金纳米粒子作为光热转换材料,利用柠檬酸钠还原法制得粒径约为13.5 nm的金纳米粒子水溶胶;采用快速喷涂技术制备热等离子体金纳米粒子表面,并系统性地探索喷涂组装过程中的纳米粒子吸附过程;研究喷涂组装金纳米粒子涂层的光热转化性能,明确金纳米粒子涂层的太阳能吸收效能。结果表明,利用喷枪快速喷涂20 s金纳米粒子的沉积量占达到饱和状态的80%,金纳米粒子涂层的光热转化效果也达到饱和状态的80%。(2)利用金纳米粒子太阳能加热涂层对温敏刺激响应PNIPAm水凝胶进行调控,原为聚合制得PNIPAm水凝胶,与金纳米粒子涂层复合形成智能降温材料。当金纳米粒子涂层受到光照升温温度高于PNIPAm的相转变温度时,PNIPAm水凝胶中的高分子链由原来的亲水性变为疏水性,凝胶网络将水分子排出,PNIPAm水凝胶的状态从透明变为不透明,从而遮挡太阳光的进入,起到了降温效果;对PNIPAm水凝胶的热致变色性能进行测试,测得PNIPAm水凝胶的相变温度为32℃,并且针对不同的温度其具有良好的响应性能;将金纳米粒子-PNIPAm复合降温材料用于太阳能模拟器光照实验,测得其在2.8k W·m-2的太阳光强度下光照30 min,能够降低13.9℃。(3)将金纳米粒子-PNIPAm智能降温材料应用于柔性无纺布基底,获得具有良好的可弯折、柔性降温材料。由于无纺布原本的独特结构,对金纳米粒子具有更好的沉积效果,因此可以减少喷涂的时间。利用喷涂技术,在无纺布表面喷涂10s形成金纳米粒子涂层,与PNIPAm水凝胶和另一层空白无纺布进行复合,得到三明治结构的金纳米粒子-PNIPAm柔性无纺布基智能降温材料。利用环境降温模拟实验,在1.0k W·m-2的太阳光强度下照射30 min,能够降低4.5℃,具有良好的降温效果。