成果介绍:
近年来,随着建筑节能、户外设施轻量化以及极端气候应对能力的提升要求不断增强,面向户外环境的“耐日光自降温”功能性材料需求迅速增长。新一代高性能降温材料正成为绿色建材、农业遮阳、交通运输等领域的重要发展方向,预计到2030年,该类功能材料市场规模将超过500亿元。然而,目前的降温材料在实际应用中仍面临多项瓶颈:(1) 耐候性差:传统高分子材料在强日照、紫外辐射环境下易老化、变色,寿命短;(2) 降温效果有限:多数材料在可见光或近红外反射能力不足,降温幅度有限;(3) 结构性能弱:降温材料往往兼顾不了强度、柔韧性与透气性;(4) 工艺复杂、成本高:多层复合、特殊涂层等工艺对产业化造成较大制约。
中原工学院“先进非织造材料”团队针对上述问题,开发出一种适用于户外环境的“耐日光自降温HDPE超细纤维材料产业化技术”。该技术以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,结合高反射、高发射率纳米填料,通过熔融纺丝工艺制备出超细纤维结构材料(纤维直径可达10μm以下),材料表面具有优异的太阳光反射能力与红外辐射性能,在强日照下可实现5~10℃的自发降温效果。同时,材料具备出色的抗紫外老化能力与机械性能,适应长期户外暴晒、风雨环境。该技术支持高效连续化制备,兼容非织造布、涂层膜、织物等多种产品形态,并已实现中试规模的稳定量产,具备良好的推广应用前景。
潜在应用:
一、建筑与城市基础设施
屋顶防晒膜 / 屋面卷材:提升建筑顶部太阳反射率,降低室内空调负荷,适用于钢结构厂房、仓库等。外墙隔热复合材料:与保温层结合,用作幕墙或装配式结构外表皮,实现结构与功能一体化。建筑遮阳系统:作为遮阳网、百叶、阳棚等构件的核心材料,有助于降低阳光直射引起的热负荷。
二、农业与园艺设施
智能温室棚膜:用于农业温室顶棚,替代传统塑料膜,有效降低棚内温度,减轻作物热害。遮阳网 / 防晒布:用于果园、苗圃、花卉种植,调节光照与温度,提升农作物品质与产量。畜牧养殖设施覆盖材料:减少牲畜热应激反应,提升养殖效率。
三、交通与物流
运输遮阳篷布 / 保温罩:适用于卡车、集装箱等户外运输设备,防止货物因高温损坏。车顶降温材料:可用于新能源车停车场、公交站台、临时移动车棚等,提升舒适性与安全性。
四、新能源与设备防护
户外储能系统 / 光伏逆变器外罩:降低设备表面温度,延长电子器件使用寿命。光伏组件背板/边框结构:减少光伏电池因高温导致的效率衰减,提高整体发电效率。
五、军用与应急领域
野战帐篷 / 军事伪装网:具备高强度、耐暴晒、降温效果,可提升野外人员作业舒适性与装备隐蔽性。应急救援帐篷 / 指挥车遮阳罩:在极端气候下保障人员安全,快速部署、可重复使用。
六、户外消费品
户外遮阳伞 / 帐篷:为家庭、商用休闲场所提供轻便、耐晒、自降温的新型材料选择。防晒服饰面料:可用于帽子、披肩、工作服等功能性纺织品,具有降温与紫外防护双重效果。
技术优势:
一、性能优势
高效被动降温能力:材料具备高太阳反射率(>85%)与高红外发射率(>90%),可在阳光强烈的环境中实现自降温5~10°C,有效降低表面与环境温差。
优异的抗老化与耐候性:添加高性能紫外吸收剂与抗氧剂,材料在长期日晒、风雨、温差环境中稳定性强,耐候寿命显著高于常规聚烯烃类材料。
轻质高强、柔韧透气:超细纤维结构赋予材料优异的比强度与透气性,适合覆盖性铺装或柔性结构应用,兼顾舒适性与结构耐久性。
二、工艺优势
高效可控的熔融纺丝制备技术:基于成熟的HDPE熔融纺丝工艺,结合纳米填料分散与纤维直径调控,实现10微米以下超细纤维的连续化制备。
适配多种产品形态与复合结构:可与无纺布、涂层膜、布等结构灵活集成,支持一体化热压、复合成型等多种工艺路线。
三、环境与适应性优势
适用于多种复杂户外环境:包括强紫外、高温、风沙、海洋高盐雾等应用环境,尤其适合高温低风速地区使用。
低碳环保、可回收利用:以聚乙烯为主体,无毒、可回收,满足绿色低碳材料发展趋势。
四、产业化与经济性优势
原材料来源广泛、成本低廉:采用HDPE及常规无机纳米填料,成本远低于陶瓷、金属等传统降温材料,性价比高。
易于大规模量产与设备兼容:技术可直接对接现有的聚合物纤维产业链,具备良好的产业兼容性与放大性,有利于快速规模化推广。
适配多行业市场,赋能场景丰富:可广泛应用于建筑、农业、交通、能源、消费品等多个领域,市场弹性大,具备可持续发展潜力。
知识产权:
1. 一种体域互感柔性降温复合材料及其制备方法和应用,发明专利,2025106635393。
2. 防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料及其制备方法,发明专利,ZL 201910388579.6。
合作模式:
产学研项目合作、共建科研平台、知识产权许可、转让、作价入股等方式。