本技术介绍了一种制备超疏水柔性光热转换膜的创新技术,该技术应用于太阳能光热转换领域。该方法涉及将金属有机框架材料转化为柔性薄膜,详细步骤包括:
背景技术
随着医疗保健技术的发展,用于人体健康管理和疾病康复的热疗设备受到广泛关注。传统以医院为中心的诊疗模式存在设备庞大笨重、医疗资源紧张等问题,亟需开发柔性可穿戴加热设备,满足人们对便携热疗的需求。常见的暖贴、热敷贴等具有使用方便、升温迅速等优点,但同时存在温度难控、不可重复使用等问题。可穿戴电加热产品能持续稳定供热,但需佩戴笨重的能源供给设备(如充电宝等)以维持其工作,降低了可穿戴的舒适性。相比较而言,将自然界中的太阳能转换为热能是一种节能环保、可持续加热的方法。为了高效利用绿色的太阳能,同时避免因紫外线过度暴露而引起的中暑或皮肤癌等副作用,亟需开发具有高效光热转换性能的可穿戴器件,通过将其贴敷在人体穴位、关节等部位实现按需、定点热疗,为实现精准医疗提供有效技术途径。
具有优异光热转换能力的光热材料是实现将外部光能高效转换为热能的基础。贵金属纳米颗粒可以通过表面等离子体效应吸收光子并转换为热能,但其存在制备成本高昂且光吸收效率受颗粒尺寸和溶液浓度等因素影响的问题。金属氧化物等半导体材料基于光热电子激发效应能够进行光热转换,但其只能吸收特定波长的光,影响对太阳光的光热转换性能。碳基材料具有宽谱范围的太阳光吸收能力,是最具潜力的光热转换材料之一。碳基材料的光热转换能力与其微纳结构和比表面积高度相关;具有三维多孔结构的碳基材料能减少光的反射损失,同时提供大的热交换接触面积,从而促进光热转换过程。金属有机框架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一类由金属离子与有机配体通过配位作用自组装形成的具有周期性网络结构的多孔晶体材料,具有孔道结构可调、高比表面积等特点。由金属有机框架高温碳化衍生的碳基材料继承了大比表面积和高孔隙率的优点,同时具有较高的光热转换效率、良好的化学和热稳定性,是优异的光热材料。现有技术常使用高温煅烧炉在真空或保护性气氛(例如氮气、惰性气体等)条件下高温分解并碳化金属有机框架原材料制备碳基衍生物,但该方法存在耗能高,反应条件严苛,难以实现材料微观形貌和光热性能的协同调控等问题;此外还需利用自组装、湿法刻蚀、纳米压印等方法制备柔性光热薄膜并在其表面构筑微纳结构,存在加工步骤繁琐、制备成本高等问题。
实现思路