具有含氟聚合物的无源冷却制品
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年12月29日提交的美国临时专利申请62/611639的权益，该临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
背景技术
无需外部能量源的无源冷却对于减少诸如制冷、空气调节和电动车辆的电池冷却的应用中所需的电力可能是有吸引力的。一些人已研究了在白天进行无源冷却的能力。一些人已开始将由用于无源冷却的膜制成的冷却面板商业化。
发明内容
本公开提供了无源冷却。具体地讲，本公开涉及具有含氟聚合物表面层的无源冷却制品。在一些实施方案中，该含氟聚合物表面层在大气窗区(例如，在8微米至13微米范围内的频带)中吸收不超过10％(在一些实施方案中，不超过5％，或甚至不超过1％)的太阳能，同时每单位厚度具有至少80％(在一些实施方案中，至少85％、90％、95％、或甚至至少99％)的吸收率。该含氟聚合物层可用于多层光学膜中的表层(例如，涂层)或光学层中的至少一者中。在一些实施方案中，该含氟聚合物表面层可包含无机粒子(例如，分散在层中或设置在层上)或表面结构(例如，微米复制或挤出到层上)以进一步提高吸收率或发射率。
本公开的各个方面涉及无源冷却制品，该无源冷却制品包括反射器，该反射器在0.35微米至2.5微米的第一波长范围内具有至少85％的平均反射率，其中该反射器包括至少一个光学层(在一些实施方案中，至少两个、至少三个、或甚至至少100个光学层)。该制品还包括外层，该外层至少部分地覆盖该反射器，并且在8微米至13微米的第二波长范围内具有至少0.15(在一些实施方案中，至少1.0)的平均吸光度。该外层包含含氟聚合物。
本公开的各个方面涉及无源冷却制品，该无源冷却制品包括在0.35微米至2.5微米的第一波长范围内具有至少85％的平均反射率的反射器，其中该反射器包括多个第一光学层和多个第二光学层，并且所述第一光学层中的每个包含含氟聚合物。该制品还包括外层，该外层至少部分地覆盖该反射器，并且具有无机粒子的阵列，这些无机粒子具有在1微米至40微米范围内的有效D90粒度。
本公开的各个方面涉及无源冷却制品，该无源冷却制品包括外层，该外层至少部分地覆盖反射器，并且具有形成在该外层的表面上的表面结构的阵列。每个表面结构具有在1至40微米范围内的平均宽度。该反射器在0.35微米至2.5微米的第一波长范围内具有至少85％的平均反射率，其中该反射器包括多个第一光学层和多个第二光学层。所述第一光学层中的每个包含含氟聚合物。
本公开的各个方面涉及一种装置，该装置包括能够被冷却的基底，该基底包括被配置为暴露于太阳能的表面的至少一部分。该装置还包括根据本公开的方面中的任一个的无源冷却制品，该无源冷却制品覆盖该基底的该表面的至少该部分，以反射引导向该表面的太阳能。
如本文所用，术语“光”是指具有任何波长的电磁能。在一些实施方案中，光意指具有至多16微米或至多13微米的波长的电磁能。在一些实施方案中，光意指在0.25微米至16微米的电磁光谱区域中的辐射能。
如本文所用，电磁光谱的“太阳区域”是指电磁光谱的部分地或完全包括太阳光或太阳能的部分。该太阳区域可包括可见波长、紫外波长或红外波长的光中的至少一者。该太阳区域可被定义为在0.35微米至2.5微米范围内或甚至更大范围内的波长。
如本文所用，电磁光谱的“大气窗区”是指电磁光谱的部分地或完全包括可透射穿过大气层的波长的部分。该大气窗区可包括至少一些红外波长的光。该大气窗区可被定义为在8微米至13微米范围内或甚至更大的范围内的波长。
如本文所用，术语“透射度”和“透射率”是指材料层的总透射率与由材料接收的总透射率相比的比率，这可解释吸收、散射、反射等的影响。透射度(T)可在0至1的范围内或表示为百分比(T％)。
术语“平均透射度”是指样品在某一波长范围内的透射度测量值的算术平均值。
可用ASTM E1348-15e1(2015)中所述的方法测量透射率。使用配备有积分球的Lambda 1050分光光度计进行本文所述的透射率测量。Lambda 1050被配置为在透射模式下以5纳米的间隔从250纳米波长的光扫描至2500纳米波长的光。在积分球之前的光路中没有样品的情况下进行背景扫描，并且标准物材料覆盖在积分球端口之上。在进行背景扫描之后，通过用膜样品覆盖积分球的入射口而将该膜样品置于光路中。使用标准检测器进行250纳米至2500纳米范围内的光透射光谱扫描，并且由Lambda 1050随附的软件进行记录。
如本文所用，术语“最小透射度”是指某一波长范围内的最低透射度值。
如本文所用，术语“反射率”和“反射度”是指物体表面反射光的效果。术语“平均反射率”是指以下中的至少一者：均匀非偏振光的反射率测量值(针对至少一个入射角)或光的两个或更多个偏振(例如，s偏振和p偏振，针对至少一个入射角)的反射率测量值的平均值。
可用ASTM E1349-06(2015)中所述的方法测量反射。使用配备有积分球的Lambda1050分光光度计进行本文所述的反射测量。Lambda1050被配置为在反射模式下以5纳米的间隔从250纳米扫描至2500纳米。在光路中没有样品且材料标准物覆盖积分球端口的情况下进行背景扫描。在进行背景扫描之后，用膜样品替换积分球背面的材料标准物。使用标准检测器进行250纳米至2500纳米范围内的光反射光谱扫描，并且由Lambda 1050随附的软件进行记录。
如本文所用，材料表面的“发射率”是其以热辐射发射能量的效果。发射率可被描述为表面的辐射出射度与黑体在与该表面相同的温度下的辐射出射度的比率，并且可在0至1的范围内。
可使用红外成像辐射计以ASTM E1933-99a(2010)中所述的方法测量发射率。
如本文所用，术语“吸光度”是指入射辐射功率与透过材料的透射辐射功率的比率的以10为底的对数。该比率可被描述为由材料接收的辐射通量除以由材料透射的辐射通量。可根据以下公式1基于透射度(T)计算吸光度(A)：
A＝-log10T＝2-log10T％(1)。
如本文所用，术语材料表面的“吸光率”是其在吸收辐射能方面的效果。吸光率可被描述为由表面吸收的辐射通量与由表面接收的辐射通量的比率。如本领域的普通技术人员所知，发射率等于材料表面的吸光率。换句话讲，高吸光度意指高发射率，并且低吸光度意指低发射率。因此，在整个本公开中，发射率和吸光率可互换使用以描述材料的这种特性。
可用ASTM E903-12(2012)中所述的方法测量太阳区域中的吸光度。通过如前所述进行透射率测量并然后使用公式1计算吸光度来进行本文所述的吸光度测量。
如本文所用，术语“最小吸光度”是指某一波长范围内的最低吸光度值。
术语“平均吸光度”是指样品在某一波长范围内的吸光度测量值的算术平均值。例如，可在8微米至13微米范围内对该范围内的吸光度测量值进行平均。
如本文所用，术语“聚合物”和“聚合物材料”包括但不限于有机均聚物，共聚物，诸如嵌段、接枝、无规和间规共聚物、三聚物等，以及它们的共混物和改性物。此外，除非另外明确限制，否则术语“聚合物”应包括材料的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规立构对称。
如本文所用，术语“含氟聚合物”是指具有氟的任何聚合物。在一些实施方案中，含氟聚合物可被描述为氟塑料，或更具体地讲，含氟热塑性塑料(例如，以商品名“3M DYNEONTHV”购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的含氟热塑性塑料)。
如本文所用，术语“包括”及其变型当这些术语出现在具体实施方式和权利要求中时不具有限制意思。此类术语将理解为暗示包括所陈述的步骤或要素或者步骤或要素的组，但不排除任何其他步骤或要素或者步骤或要素的组。所谓“由……组成”是指包括并且限于短语“由……组成”随后的内容。因此，短语“由……组成”指示列出的要素为所需的或强制性的，并且不可存在其他要素。所谓“基本上由……组成”是指包括在该短语之后所列出的任何要素，并且限于不妨碍或有助于本公开中对所列要素规定的活性或作用的其它要素。因此，短语“基本上由……组成”指示所列要素为所需的或强制性的，但其他要素为任选的并且可存在或可不存在，取决于它们是否实质上影响所列要素的活性或作用。以开放式语言(例如，包括及其衍生物)引用到本说明书中的任何元件或元件的组合被认为是以封闭式语言(例如，由……组成及其衍生物)并且以部分封闭式语言(例如，基本由……组成及其衍生物)额外地引用。
在本申请中，术语诸如“一个”、“一种”、“该”和“所述”并非仅旨在指单一实体，而是包括一般类别，其具体示例可用于举例说明。术语“一个”、“一种”、“该”和“所述”可与术语“至少一个(种)”互换使用。后接列表的短语“……中的至少一个(种)”和“包含……中的至少一个(种)”是指列表中项目中的任一项以及列表中两项或更多项的任何组合。
如本文所用，术语“或”一般按其通常的意义使用，包括“和/或”，除非该上下文另外清楚地指出。
术语“和/或”意指所列要素中的一个或全部，或者所列要素中的任何两个或更多个的组合。
如本文所用，所有数值假定通过术语“约”修饰，并且在某些实施方案中优选地通过术语“精确地”修饰。如本文所用，关于所测量的量，术语“约”是指所测量的量方面的偏差，这个偏差为如一定程度地小心进行测量的技术人员应当能预期的所测量的量与测量的目标和所用测量设备的精确度相称的偏差。在本文中，“至少”、“至多”和“最高达”某数值(例如，最高达50)包括该数值(例如，50)。
如本文所用，通过端点表述的数值范围包括该范围内包括的所有数值以及端值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
术语“在范围中”、“在……范围内”和“在范围内”(以及类似的表述)包括所述范围的端值。
本文所公开的替代要素或实施方案的分组不应理解为限制性的。每个组成员可以单独引用和受权利要求书保护或者与组中的其它成员或其中发现的其它要素以任何组合方式引用和受权利要求书保护。可以预料的是，组中的至少一个成员可能因便利性和/或专利性的原因而包括在组中或从组中删除。发生任何此类添加或删除时，说明书在本文中被视为含有修改的组，从而满足对所附权利要求书中使用的所有马库什组的书面说明。
贯穿本说明书的对“一个实施方案”、“实施方案”、“某些实施方案”或“一些实施方案”等的引用，意指结合实施方案描述的具体特征、构型、组合物或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在各处出现的此类短语不一定是指本发明中的相同实施方案。此外，具体特征、构型、组合物或特性可在至少一个实施方案中以任何合适的方式进行组合。
本公开的以上发明内容并不旨在描述本发明的每个公开实施方案或每种实施方式。以下描述更为具体地举例说明了例示性实施方案。在本申请通篇的若干处，通过示例列表提供了指导，这些示例可以各种组合使用。在每种情况下，所引用的列表都只用作代表性的组，并且不应被理解为排他性列表。因此，本公开的范围不应限于本文所述的特定说明性结构，而应至少扩展至由权利要求书的语言所描述的结构以及这些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何元件可根据需要以任何组合明确地包括于权利要求书中或从权利要求书排除。虽然本文可能已经讨论了各种理论和可能的机理，但在任何情况下都不应将此类讨论用于限制可受权利要求书保护的主题。
附图说明
图1为与无源冷却制品和基底一起使用的白天环境的透视图。该无源冷却制品反射太阳光并辐射或发射电磁能(例如，红外光)。
图2为与图1的无源冷却制品一起使用的夜间环境的透视图。该无源冷却制品辐射或发射电磁能(例如，红外光)。
图3为示出图1的无源冷却制品的描述为ASTM G173-03(2012)中存在的地面参考光谱的太阳区域能谱、红外区域中的大气窗区能量透射％光谱以及吸光率光谱的曲线图。
图4为示出图1的无源冷却制品的各层的横截面图。
图5为示出含氟聚合物的吸光度和非氟化聚合物的互补吸光度的曲线图。
图6为图4的无源冷却制品的外层的表面的俯视图。
图7为示出可用于图4的无源冷却制品中的各种微型小珠的直径分布的曲线图。
图8为可用于图6所示表面上的根据第一实施方案的表面结构的图。
图9为可用于图6所示表面上的根据第二实施方案的表面结构的图。
图10为可用于图6所示表面上的根据第三实施方案的表面结构的图。
图11为可用于图6所示表面上的根据第四实施方案的表面结构的图。
图12为示出针对可用于图4的无源冷却制品中的各种含氟聚合物材料的包括电磁光谱的太阳区域的透射度光谱的曲线图。
图13为示出针对可用于图4的无源冷却制品中的各种含氟聚合物材料的包括电磁光谱的大气窗区的透射度光谱的曲线图。
图14为示出根据无源冷却制品的一个实施方案的反射率的曲线图。
图15为示出根据图14的无源冷却制品的一个实施方案的反射率光谱的曲线图。
图16为示出根据无源冷却制品的另一个实施方案的反射率的曲线图。
具体实施方式
一般来讲，本公开提供具有至少一种含氟聚合物的无源冷却制品。更具体地讲，可将无源冷却制品施加到基底或物体，以反射电磁光谱的太阳区域中的光并辐射电磁光谱的大气窗区中的光，这两者均可冷却基底。尽管本文提及了某些应用，但无源冷却制品可用于任何户外环境中以冷却结构，尤其是暴露于太阳光的结构。无源冷却制品的应用的非限制性示例包括商业建筑空气调节、商业制冷(例如，超市冷藏机)、热传递流体系统的数据中心冷却、发电机冷却、或车辆空气调节或制冷(例如，汽车、卡车、火车、公共汽车、轮船、飞机等)、或电动车辆电池的冷却。受益于本公开的各种其他应用对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。
显著量的能量可被暴露于太阳光的物体吸收。有利的是，本公开提供了可在白天和夜间以无源方式解决冷却需求的无源冷却制品。无源冷却可减少维持合适温度所需的总能量，这可显著降低操作成本并减少温室气体排放，尤其是在化石燃料可用于提供空气调节或制冷的车辆应用中。此外，无源冷却可减少对水的总需求，例如，在蒸发水以进行冷却的冷却塔和喷雾池中，这在水资源不丰富的区域可能是特别有益的。
该无源冷却制品可包括至少一个包含含氟聚合物的材料层。至少一种含氟聚合物可用于外层或反射器中以提供太阳区域中的反射和大气窗区中的吸收。通过反射本来会被物体吸收的太阳光，太阳区域中的反射可对在白天经受太阳光时促进冷却特别有效。通过辐射或发射红外光，大气窗区中的吸收可对在夜间促进冷却特别有效。能量也可在一天内在某种程度上被辐射或发射。在一些实施方案中，制品的外层将在0.3微米至2.5微米吸收最少太阳能并且在8微米至14微米吸收最多太阳能。
使用多层光学膜作为反射器可提供甚至比镀银镜更大的反射率。在一些实施方案中，反射器反射300纳米(nm)至2500纳米范围内的最大量的太阳能。具体地讲，在该多层光学膜的至少一个层中使用含氟聚合物可提供比其他常规多层光学膜更大的反射率。此外，含氟聚合物可有利于形成比常规多层光学膜更薄同时提供类似的反射率的多层光学膜。更薄的反射器可通过允许热量更快地传递至外层以用于无源辐射冷却来有利于物体的更有效冷却。为了有利于形成高度吸收性的或发射性的外层以有利于无源辐射冷却，该外层可包含一种或多种含氟聚合物、一种或多种无机粒子或一种或多种表面结构中的至少一者。在一些实施方案中，无源辐射制品可能够冷却最高达11.1℃(例如，20℉)。在一些实施方案中，该制品可形成冷却面板的一部分，该冷却面板可设置在建筑物或热传递系统的至少一部分的外部上。该热传递系统可冷却流体、液体或气体，该流体、液体或气体随后可用于从建筑物或车辆(包括电动车辆电池)移除热量。该外层可适用于保护反射器，特别是在户外环境中。包括该外层还可带来制造便利，尤其是在与反射器共挤出期间。
现在将参考附图，其示出本公开中描述的至少一个方面。然而，应当理解，附图中未示出的其它方面落在本公开的范围内。图中所用类似标号均指代类似的部件、步骤等。然而，应当理解，使用参考字符指代给定图中的元件并不旨在限制用相同参考字符标记的另一个图中的元件。另外，在不同的图中使用不同参考字符指代元件并不旨在表明不同参考的元件不可为相同或类似的。
图1和图2示出了环境100、102的示例，其中无源冷却制品112可用于冷却基底110(例如，耦接到建筑物或热传递系统的面板)。制品112可被设置或施加到基底110的外表面，特别是暴露于太阳光的外表面(例如，上表面)。具体地讲，制品112可热耦接到基底110，这可允许其间的热传递。制品112可适用于户外环境，并且具有例如合适的操作温度范围、耐水性和紫外(UV)稳定性。
可通过反射度的变化或颜色的变化测量耐光氧化性。本文所述的无源辐射冷却膜在至少5年内可不具有大于5％的反射度变化。本文所述的无源辐射冷却膜在暴露于340纳米下18,700kJ/m2之后可不具有大于5的颜色变化(根据ASTM G-155-13(2013)描述为b*)。一种用于检测物理特性变化的机制是使用ASTM G155-05a(2005年10月)中所述的使用在反射模式下的D65光源的风化循环。根据提到的测试，制品应能经受340纳米下至少18,700kJ/m2的暴露，而不会改变反射度、改变颜色、出现开裂或表面点蚀。
制品112可用于覆盖基底110的一部分或全部。制品112在形状上可为大致平面的。然而，制品112不需要为平面的，并且可为柔性的以适形于基底110。
制品112可反射电磁光谱的太阳区域中的光104以冷却基底110，这在日间环境100中可特别有效。在没有制品112的情况下，光104可能已经以其他方式被基底110吸收并被转换成热量。反射的太阳光104可被引导到大气层108中。
制品112可将电磁光谱的大气窗区中的光106辐射到大气层108中以冷却基底110，这在夜间环境102中可特别有效。制品112可允许热量转换成能够通过大气窗逸出大气层108的光106(例如，红外光)。光106的辐射可为制品112的不需要另外的能量的特性，并且可被描述为无源辐射，该辐射可冷却制品112和热耦接到制品112的基底110。在白天，反射特性允许制品112发射比吸收的能量更多的能量。通过辐射特性与反射特性相结合以在白天反射太阳光，制品112可提供比仅辐射能量穿过大气层并进入太空的制品更多的冷却。
在其他参数中，冷却的量和降温的量可取决于制品112的反射特性和吸收特性。可参考靠近或邻近基底的环境空气的第一温度和基底110的靠近或邻近制品112的部分的第二温度来描述制品112的冷却效果。在一些实施方案中，该第一温度比该第二温度高至少2.7(在一些实施方案中，至少5.5、8.3、或甚至至少11.1)摄氏度(例如，至少5、10、15、或甚至至少20华氏度)。
图3示出了无源冷却制品(诸如无源冷却制品112(图1和图2)的太阳区域122中的能谱(描述为ASTM G173-03(2012)中存在的地面参考光谱)、大气窗区124中的能量透射％光谱(例如，0至1)以及吸收率126(例如，吸光率或发射率，如y轴上0至1所示)的曲线图120。
可在制品112的吸收率126中限定波长的部分地或完全覆盖太阳区域122的波长的反射带128。在一些实施方案中，太阳区域122的波长范围或反射带宽128可在0.35微米至2.5微米、0.35微米至3.0微米、或甚至0.3微米至4.0微米的范围内。
在反射带128中，无源冷却制品的表面层可透射电磁光谱的太阳区域122中的大部分光。例如，该表面层对太阳能的吸收率(吸光率或吸收率126)可为至多20％(在一些实施方案中，至多15％、10％、5％、或甚至至多1％)。在一些实施方案中，为了就吸光率而言覆盖太阳区域122，太阳能光谱区域122或反射带128中的吸光率126可为至多0.5(在一些实施方案中，至多0.4、0.3、0.2、0.1、或甚至至多0.05)。
可在制品112的吸收率126中限定波长的部分地或完全覆盖大气窗区124的波长的吸收带130。在一些实施方案中，大气窗区124的波长范围或吸收带宽度130可在8微米至13微米、7微米至14微米、6微米至14微米、或甚至5微米至14微米的范围内。
在吸收带130中，该无源冷却制品可吸收电磁光谱的大气窗区124中的大部分光。例如，吸收带130中的吸收率126可为至少80％(在一些实施方案中，至少85％、90％、95％、或甚至至少99％)。在一些实施方案中，吸收带130中的吸收率126可为至少0.5(在一些实施方案中，至少0.6、0.7、0.8、至少0.9、或甚至等于1)。
吸收带130中的吸收率126也可根据吸光度(例如，透射率的对数)来描述。在一些实施方案中，吸光带130中的吸光度为至少0.8(在一些实施方案中，至少1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、或甚至至少5)。在一些实施方案中，该制品的吸光度为至少1(在一些实施方案中，至少2、或甚至至少3)。
图4示出了设置在基底110上的无源冷却制品112的一个示例，该无源冷却制品可用于反射太阳区域122(图3)中的光并辐射大气窗区124(图3)中的光。制品112可包括多个部件，这些部件可协同地提供本文所述的反射特性和吸收特性以冷却基底110。在一些实施方案中，制品112热耦接到基底110以在其间传递热量。在一些实施方案中，基底110耦接到流体、液体或气体，该流体、液体或气体可将热量从另一个制品(诸如建筑物、电池、冷藏机、冷冻机、空调、光伏组件)传递出去。
在一些实施方案中，诸如所描绘的一个实施方案，制品112可具有在太阳区域中具有高反射率的反射器204以在该太阳区域中反射光，并且可具有在该太阳区域中具有高透射度的外层202以允许光穿过从而到达该反射器。外层202还可在大气窗区中具有高吸光度以将该大气窗区的波长中的能量辐射远离该制品。在一些实施方案中，外层202热耦接到反射器204以在其间传递热量。从基底110传递至反射器204的热量可进一步传递至外层202，该热量可在大气窗区中作为光被辐射，以在夜间和白天冷却基底110。
外层202可部分地或完全覆盖反射器204。一般来讲，外层202可定位在反射器204和至少一个太阳能来源(例如，太阳)之间。外层202可暴露于户外环境中的要素，并且可由特别适用于此类环境的材料形成。
外层202可由在太阳区域中提供高透射度或在大气窗区中提供高吸光率(优选两者)的材料形成。外层202的材料可包含至少一种聚合物(例如，含氟聚合物)。
在一些实施方案中，外层202在大气窗区中可具有至少0.15(在一些实施方案中，至少0.3、0.45、0.6、0.8、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、或甚至至少5)的最小吸光度或平均吸光度。
反射器204可部分地或完全覆盖基底110。一般来讲，反射器204可定位在基底110和外层202或至少一个太阳能来源之间。可通过外层202保护反射器204免受环境要素的影响。
在一些实施方案中，反射器204在太阳区域中可具有至少85％(在一些实施方案中，至少90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、或甚至至少99.5％)的平均反射率。
在一些实施方案中，反射器204可为薄的以有利于从基底110到外层202的热传递。一般来讲，更薄的反射器204可提供更好的热传递。在一些实施方案中，反射器204的总厚度228为至多50(在一些实施方案中，至多40、30、25、20、15、或甚至至多10)微米。
反射器204可包括多层光学膜206并且可包括金属层208。金属层208(本文更详细地描述)可设置在膜206和基底110之间。膜206可设置在外层202和基底110之间。膜206可例如通过粘合剂层209耦接到基底110。该粘合剂层209可设置在金属层208和基底110之间。该粘合剂层可包含导热粒子以有助于热传递。这些导热粒子包括氧化铝和氧化铝纳米粒子。用于该粘合剂层的另外的导热粒子包括以商品名“3M BORON DINITRIDE”购自3M公司(3MCompany)的那些。
膜206可包括限定反射带128(图3)的至少一个层。在一些实施方案中，膜206包括多个第一光学层210和多个第二光学层212。膜206中的层210、212可交替或交错，并且具有不同的折射率。每个第一光学层210可邻近第二光学层212，或者反之亦然。大部分第一光学层210可设置在邻近的第二光学层212之间，或者反之亦然(例如，除一个层之外的所有层)。
反射带128(图3)可由光学层的数量、厚度和光学层210、212的折射率限定，如制备反射多层光学膜领域内的普通技术人员已知的。
在一些实施方案中，膜206具有最高达1000个(在一些实施方案中，最高达700、600、500、400、300、250、200、150、或甚至最高达100个)总光学层210、212。
一个膜206中的光学层210、212的厚度可以变化。光学层210、212可限定最大厚度232。光学层210、212中的一些可比最大厚度232更薄。光学层210、212的最大厚度232可远小于外层202的最小厚度230。外层202也可被描述为表层。在一些实施方案中，外层202可为膜206提供结构支撑，尤其是当外层202与膜206共挤出时。在一些实施方案中，外层202的最小厚度230为光学层210、212的最大厚度232的至少5倍(在一些实施方案中，至少10倍、或甚至至少15倍)。
光学层210、212的折射率可不同。第一光学层210可被描述为低折射率层并且第二光学层212可被描述为高折射率层，或者反之亦然。在一些实施方案中，低折射率层的第一折射率(或平均折射率)比高折射率层的第二折射率(或平均折射率)小至少4％(在一些实施方案中，至少5％、10％、12.5％、15％、20％、或甚至至少25％)。在一些实施方案中，低折射率层的第一折射率可为至多1.5(在一些实施方案中，至多1.45、1.4、或甚至至多1.35)。在一些实施方案中，高折射率层的第二折射率可为至少1.4(在一些实施方案中，至少1.42、1.44、1.46、1.48、1.5、1.6、或甚至至少1.7)。
膜206可由在太阳区域中提供高反射率的至少一种材料形成。膜206的材料可包含至少一种聚合物。一种类型的聚合物材料为含氟聚合物。用于形成膜206的材料中的至少一种材料可与用于形成外层202的至少一种材料相同或不同。在一些实施方案中，膜206和外层202均可包含含氟聚合物。与外层202相比，膜206中的含氟聚合物的组成可相同或不同。
在一些实施方案中，第一光学层210由与第二光学层212不同的材料形成。第一光学层210和第二光学层212中的一者可包含含氟聚合物。第一光学层210和第二光学层212中的另一者可包含含氟聚合物或包含非氟化聚合物。在一些实施方案中，该第一光学层包含含氟聚合物，该第二光学层包含非氟化聚合物。
在一些实施方案中，本文所述的多层光学膜可使用一般加工技术制备，诸如美国专利No.6,783,349(Neavin等人)中所述那些，该专利以引用方式全文并入本文。
用于提供具有受控的光谱的多层光学膜的理想技术可包括例如(1)使用轴杆加热器控制共挤出聚合物层的层厚度值，如例如美国专利No.6,783,349(Neavin等人)中所述；(2)在生产期间来自层厚度测量工具诸如原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜或扫描电子显微镜的及时层厚度分布反馈；(3)光学建模以生成所需的层厚度分布；以及(4)基于在所测层分布与所需层分布之间的差值来重复轴杆调节。
在一些实施方案中，层厚度分布控制的基本方法可涉及基于目标层厚度分布和所测量层分布的差值来调节轴杆区功率设置。调节给定反馈区中的层厚度值所需的轴杆功率的增加首先会以该加热器区中生成层的所得厚度的每纳米变化的热输入(瓦特)来校准。例如，使用针对275个层的24个轴杆区可以实现光谱的精确控制。一旦经过校准，就可以在给定目标分布和所测量分布的情况下计算所需的功率调整。重复该过程直至两个分布会聚。
在一个方面，本公开的制品包括反射350纳米至450纳米的波长范围的紫外光反射多层光学膜和反射450纳米至750纳米的波长范围的可见光反射多层光学膜，该紫外光反射多层光学膜由150个包含CoPMMA(例如，以商品名“PERSPEX CP63”购自田纳西州科尔多瓦的璐彩特国际集团(Lucite International,Cordova,TN))的高折射率层与150个包含含氟聚合物(例如，以商品名“3M DYNEON THV221”购自3M公司(3M Company))的低折射率层交替而制成，该可见光反射多层光学膜由150个包含PET(例如，以商品名“EASTAPAK 7452”购自田纳西州金斯波特的伊士曼化工公司(Eastman Chemical Company,Kingsport,TN))的高折射率层与150个包含含氟聚合物(例如，以商品名“3M DYNEON THV221”购自3M公司(3MCompany))的低折射率层交替而制成。该可见光反射多层光学膜的与该紫外光反射多层光学膜相反的表面涂覆有100纳米的铜(Cu)。该紫外光反射多层光学膜的与该可见光反光镜相反的表面为具有含氟聚合物(例如，以商品名“3M DYNEON THV815”购自3M公司(3MCompany))的层。
可用于制品112的至少一个层中的含氟聚合物的非限制性示例包括：四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)和偏二氟乙烯的聚合物(例如，以商品名“3M DYNEON THV”购自3M公司(3M Company))；TFE、HFP、偏二氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚(PPVE)的聚合物(例如，以商品名“3M DYNEON THVP”购自3M公司(3M Company))；聚偏二氟乙烯(PVDF)(例如，购自3M公司(3M Company)的“3MDYNEON PVDF 6008”)；乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)聚合物(例如，以商品名“HALAR 350LC ECTFE”购自比利时布鲁塞尔的索尔维集团(Solvay,Brussels,Belgium))；乙烯-四氟乙烯(ETFE)(例如，以商品名“3M DYNEON ETFE 6235”购自3M公司(3MCompany))；全氟烷氧基烷烃(PFA)聚合物；氟化乙烯丙烯(FEP)聚合物；聚四氟乙烯(PTFE)；TFE、HFP和乙烯的聚合物(例如，以商品名“3MDYNEON HTE1705”购自3M公司(3M Company))；或它们的各种组合。一般来讲，可使用含氟聚合物的各种组合。在一些实施方案中，含氟聚合物包括FEP。在一些实施方案中，含氟聚合物包括PFA。
含氟聚合物的示例包括以下述商品名购自例如3M公司(3MCompany)的那些：“3MDYNEON THV221GZ”(39摩尔％的四氟乙烯、11摩尔％的六氟丙烯和50摩尔％的偏二氟乙烯)、“3M DYNEONTHV2030GZ”(46.5摩尔％的四氟乙烯、16.5摩尔％的六氟丙烯、35.5摩尔％的偏二氟乙烯和1.5摩尔％的全氟丙基乙烯基醚)、“3MDYNEON THV610GZ”(61摩尔％的四氟乙烯、10.5摩尔％的六氟丙烯和28.5摩尔％的偏二氟乙烯)和“3M DYNEON THV815GZ”(72.5摩尔％的四氟乙烯、7摩尔％的六氟丙烯、19摩尔％的偏二氟乙烯和1.5摩尔％的全氟丙基乙烯基醚)。含氟聚合物的示例还包括例如以商品名“3M DYNEON PVDF 6008”和“3M DYNEONPVDF 11010”购自3M公司(3M Company)的PVDF；例如以商品名“3M DYNEON FLUOROPLASTICFEP 6303Z”购自3M公司(3M Company)的FEP；以及例如以商品名“HALAR 350LC ECTFE”购自索尔维集团(Solvay)的ECTFE。
可用于制品112的至少一个层中的非氟化聚合物的非限制性示例包括以下中的至少一种：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物(co-PMMA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸酯共聚物、聚氨酯、或它们的各种组合。一般来讲，可使用非氟化聚合物的各种组合。
示例性的各向同性光学聚合物(尤其是用于低折射率光学层中的各向同性光学聚合物)可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的均聚物，诸如以商品名“CP71”和“CP80”购自特拉华州威尔明顿的英力士亚克力公司(Ineos Acrylics,Inc.,Wilmington,DE)的那些；以及具有比PMMA更低的玻璃化转变温度的聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)。另外可用的聚合物包括PMMA的共聚物(CoPMMA)，诸如由75重量％的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体和25重量％的丙烯酸乙酯(EA)单体制得的CoPMMA(以商品名“PERSPEX CP63”购自英力士亚克力公司(IneosAcrylics,Inc.)或者以商品名“ATOGLAS 510”购自宾夕法尼亚州费城的阿科玛公司(Arkema,Philadelphia,PA))；由MMA共聚单体单元和甲基丙烯酸正丁酯(nBMA)共聚单体单元形成的CoPMMA；或PMMA与聚(偏二氟乙烯)(PVDF)的共混物。用于层A的另外的示例性光学聚合物包括丙烯酸酯三嵌段共聚物，其中第一嵌段共聚物、第二嵌段共聚物或至少一种另外的嵌段共聚物中的至少一者的每个末端嵌段由聚(甲基丙烯酸甲酯)构成，并且另外其中第一嵌段共聚物或第二嵌段共聚物中的至少一者的每个中间嵌段由聚(丙烯酸丁酯)构成。在一些示例性实施方案中，基于相应嵌段共聚物的总重量，第一嵌段共聚物、第二嵌段共聚物或至少一种另外的嵌段共聚物中的至少一者由30重量％至80重量％的末端嵌段以及20重量％至70重量％的中间嵌段构成。在某些特定示例性实施方案中，基于相应嵌段共聚物的总重量，第一嵌段共聚物、第二嵌段共聚物或至少一种另外的嵌段共聚物中的至少一者由50重量％至70重量％的末端嵌段以及30重量％至50重量％的中间嵌段构成。在上述示例性实施方案中的任一个中，第一嵌段共聚物可被选择成与第二嵌段共聚物相同。三嵌段丙烯酸酯共聚物例如以商品名“KURARITY LA4285”购自德克萨斯州休斯顿的可乐丽美国公司(Kuraray America,Inc.,Houston,TX)。
用于光学层、尤其是用于低折射率光学层的另外的合适的聚合物可包括下列中的至少一种：聚烯烃共聚物，诸如聚(乙烯-共-辛烯)(PE-PO)(例如，以商品名“ENGAGE 8200”购自密歇根州米德兰的陶氏弹性体公司(Dow Elastomers、Midland，MI))、聚(丙烯-共-乙烯)(PPPE)(例如，以商品名“Z9470”购自德克萨斯州休斯顿的阿托菲纳石化公司(AtofinaPetrochemicals,Inc.,Houston,TX))、以及无规立构聚丙烯(aPP)和全同立构聚丙烯(iPP)的共聚物。多层光学膜还可例如在第二层中包含官能化聚烯烃，诸如马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯(LLDPE-g-MA)(例如，以商品名“BYNEL 4105”购自特拉华州威尔明顿的纳幕尔杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours&Co.,Inc.,Wilmington,DE))。
聚乙烯共聚物的非限制性示例包括：例如以商品名“ENGAGE”购自德克萨斯州休斯顿的阿托菲纳石化公司(Atofina Petrochemicals,Inc.,Houston,TX)的共聚物、以商品名“TPX”购自日本大阪的三井化学公司(Mitsui Chemicals,Osaka,Japan)的共聚物、或以商品名“COC”购自肯塔基州路易斯维尔的瑞翁化学公司(Zeon Chemicals,Louisville,KY)的环烯烃共聚物。一般来讲，可使用聚乙烯共聚物的各种组合。
可基于本文所述的吸光度特性或透射度特性以及基于折射率来选择材料。一般来讲，膜206中的两种材料之间的折射率越大，膜可越薄，这对于有效的热传递可为理想的。
可用于形成高折射率光学层的示例性聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其购自3M公司(3M Company)，还购自德克萨斯州沃顿的南亚塑胶公司(Nan Ya PlasticsCorporation,Wharton,TX)。包含PETG和PCTG(以商品名“SPECTAR 14471”和“EASTARGN071”得自田纳西州金斯波特的伊士曼化工公司(Eastman Chemical Company,Kingsport,TN))的PET的共聚物也是可用的高折射率层。可通过拉伸来增加PET和CoPET的分子取向，这增加了PET和CoPET的面内折射率，从而在多层光学膜中提供甚至更高的反射度。
用紫外线吸收剂(UVA)和受阻胺光稳定剂(HAL)进行的紫外线稳定可介入对PET、PMMA和CoPMMA的光氧化降解的预防。用于掺入到PET、PMMA或CoPMMA光学层中的UVA包括二苯甲酮、苯并三唑和苯并三嗪。用于掺入到PET、PMMA或CoPMMA光学层中的示例性UVA包括以商品名“TINUVIN 1577”和“TINUVIN 1600”购自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASFCorporation,FlorhamPark,NJ)的那些。通常，UVA以1-10重量％的浓度掺入聚合物中。用于掺入到PET、PMMA或CoPMMA光学层中的示例性HAL包括以商品名“CHIMMASORB 944”和“TINUVIN 123”购自巴斯夫公司(BASFCorporation)的那些。通常，HAL以0.1-1.0重量％掺入到聚合物中。UVA与HAL的最佳比率可为10:1。
UVA和HAL还可掺入到含氟聚合物表面层或该表面层下方的含氟聚合物层中。美国专利No.9,670,300(Olson等人)和美国专利申请公布No.2017/0198129(Olson等人)描述了与PVDF含氟聚合物相容的示例性UVA低聚物，所述专利以引用方式全文并入本文。
含氟聚合物表面层中可包含其他紫外线阻隔添加剂。非色素性微粒氧化锌和氧化钛也可在含氟聚合物表面层中用作紫外线阻隔添加剂。氧化锌和氧化钛的纳米级粒子将反射或散射紫外光，同时对可见光和近红外光透明。这些可反射紫外光的微型氧化锌和氧化钛粒子可购自例如新泽西州南普莱恩菲尔德的科博产品公司(Kobo Products,Inc.,SouthPlainfield,NJ)，尺寸范围为10纳米至100纳米。
抗静电添加剂也可用于掺入到含氟聚合物表面层中或掺入到光学层中，以减少不期望的对粉尘、污垢和碎屑的吸引。可将购自3M公司(3M Company)的离子盐抗静电剂掺入PVDF含氟聚合物层中以提供静电耗散。针对PMMA和CoPMMA的抗静电添加剂(例如，以商品名“STAT-RITE”购自俄亥俄州布雷克斯维尔的路博润工程聚合物公司(Lubrizol EngineeredPolymers,Brecksville,OH)，或以商品名“PELESTAT”购自日本东京的三洋化成工业(SanyoChemical Industries,Tokyo,Japan))。
在一些实施方案中，外层202包含TFE、HFP和偏二氟乙烯的聚合物。在一些实施方案中，外层202包含以下中的至少一者：PE、聚乙烯共聚物、PMMA、丙烯酸酯共聚物或聚氨酯。
在一些实施方案中，第一光学层210包含TFE、HFP和偏二氟乙烯的聚合物，并且第二光学层212包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或者反之亦然。
制品112可包括至少两种不同的材料。每种材料的吸光度光谱可能无法单独在整个吸收带上提供高吸光度。然而，具有互补吸光度光谱(在本文中更详细地描述)的两种材料可协同地在整个吸收带上为制品112提供高吸光度。例如，第一材料可具有以吸收带中的波长为中心的透射峰，该第一材料在8微米至13微米大气窗区中可能无法辐射足够的能量，但第二材料可具有在该吸收带中的相同波长中心周围的互补吸收峰值。
透射峰可被描述为大于10％的透射度或小于1的吸光度。吸收峰可被描述为至少1的吸收率或至多10％的透射度。然而，本文可描述的其他透射度值或吸光度值可用于限定透射峰和吸收峰的阈值。在至少10(在一些实施方案中，至少20、30、40、50、75、或甚至至少100)纳米的带宽中，透射峰或吸收峰可超过所选阈值。
在一个示例中，制品112中的层中的一个(诸如外层202或反射器204的层中的一个)可包括第一材料，该第一材料具有位于包含在第二波长范围中的第三波长范围内的小于1(透射峰)的最小吸光度。制品112中的不同层可包括第二材料，该第二材料在第三波长范围内具有至少1(吸收峰)的最小吸光度。该第二材料的吸收峰吸收本来会穿过该第一材料的透射峰的光。这样，两种或更多种材料可以互补的方式充分吸收8微米至13微米吸收带中的大部分光。
吸收峰和透射峰可见于图5中，该图示出了“3M DYNEON THV”含氟聚合物(例如TFP、HFP和偏二氟乙烯的聚合物)的吸光度162和PET聚合物的吸光度164的曲线图160。该含氟聚合物可包括例如以10.2微米和11.8微米为中心的至少一个透射峰166。该PET可包括例如以10.3微米和11.8微米为中心的至少一个吸收峰168。选择具有互补的重叠吸收峰和透射峰的材料可协同地促进整个吸收带的高吸光度。例如，总体上从8微米至13微米，与针对PET和THV的分别低至0.6和1的单独的吸光度相比，这些层一起具有至少1.4的最小吸光度。
回到图4，金属层208可设置在基底层110上或膜206的底部上。在一些实施方案中，将金属层208涂覆到基底层110上或膜206下方。金属层208可设置在基底层110和膜206之间。金属层208可针对反射带的至少一部分反射光。在一些实施方案中，金属层208反射500纳米至2500纳米(在一些实施方案中，600纳米至2500纳米、或甚至700纳米至3000纳米)波长范围内的光。
在一些实施方案中，光学膜206或金属层208可能无法单独在整个反射带上提供高反射率。金属层208和膜206可具有互补的反射率光谱，并且一起可为制品112在整个反射带上提供高反射率。例如，膜206在反射带的一个范围内可为高反射性的，并且金属层208在该反射带的其中膜不为高反射性的另一个范围内可为高反射性的。高反射率可被描述为至少90％的平均反射率。然而，可使用可描述于本文中的其他反射率值来定义高反射率。
在一些实施方案中，膜206在较低波长范围内为高反射性的，并且金属层208在邻近较低波长范围的较高波长范围内为高反射性的。在一个示例中，膜206在0.35微米至0.8微米的范围内为高反射性的，并且金属层208在0.8微米至2.5微米的互补范围内为高反射性的。换句话讲，金属层208的高反射范围在膜206的高反射范围结束处附近开始。膜206和金属层208一起可在0.35微米至2.5微米范围内提供高反射度。
在一些实施方案中，金属层208可在至少0.8微米至2.5微米(在一些实施方案中，至少0.7微米至3.0微米)的波长范围内具有至少90％的平均反射率。
用于金属层208中的金属的非限制性示例包括以下中的至少一者：银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、铬镍铁合金、不锈钢或它们的各种组合。在一些实施方案中，金属层208包括100纳米厚的银层和保护银免受腐蚀的20纳米厚的铜层。
另选地或除了选择高吸光率材料之外，外层202或膜206可包括在大气窗区中提供高吸光率的结构。具体地讲，该结构的尺寸可被适当地设定以增加制品112的吸光率。
外层202的表面300可在图6中的俯视图中看到。如图所示，多个结构302可设置在这些层中的至少一个(诸如外层202)的表面中或表面上。这些结构可均匀地分散在这些层中的至少一个(诸如外层202)中。在一些实施方案中，结构302可设置在表面中或表面上，并且均匀地分散在这些层中的至少一个中。结构302的布置可被描述为阵列，该阵列可为二维或三维的。
结构302可包括无机粒子。例如，所描绘的每个结构302可对应于一个无机粒子。该无机粒子可分散在至少一个层中或设置在至少一个层上。该无机粒子可包括二氧化钛、二氧化硅、氧化锆或氧化锌。该无机粒子可为纳米粒子的形式，包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锆或甚至纳米级氧化锌粒子。该无机粒子可为小珠或微珠形式。该无机粒子可由陶瓷材料、玻璃或它们的各种组合形成。在一些实施方案中，该无机粒子具有至少1(在一些实施方案中，至少3、5、6、7、8、9、10、或甚至至少13)微米的有效D90粒度。在一些实施方案中，该无机粒子具有至多40(在一些实施方案中，至多25、20、15、14、13、12、11、10、9、或甚至至多8)微米的有效D90粒度。
如NIST“粒度特性”(Particle Size Characterization)中所定义，ASTM E-2578-07(2012)将D90描述为其中90％的样品质量具有直径小于该值的粒子的截距。例如，10微米的D90规定90％的样品质量包括直径小于10微米的粒子。可用粒度分析仪(例如，以商品名“HORIBAPARTICLE SIZE ANALYZER”购自北卡罗来纳州利兰德的福赛气流公司(FlowSciences,Inc.,Leland,NC))测量粒径。
图7中的曲线406示出了可用作无机粒子的陶瓷微球的非限制性示例的大小分布408、410、412。曲线图406示出了购自3M公司(3MCompany)的以下陶瓷微球：如分布408的商品名为“3M CERAMICMICROSPHERES WHITE GRADE W-210”(碱铝硅酸盐陶瓷，有效D90粒度为12微米)的陶瓷微球、如分布410的商品名为“3M CERAMICMICROSPHERES WHITE GRADE W-410”(碱铝硅酸盐陶瓷，有效D90粒度为21微米)的陶瓷微球、如分布412的商品名为“3MCERAMICMICROSPHERES WHITE GRADE W-610”(碱铝硅酸盐陶瓷，有效D90粒度为32微米)的陶瓷微球，或它们的各种组合。一般来讲，可使用相同或不同尺寸的无机粒子的各种组合。
结构302可包括表面结构。该表面结构可设置在表面(诸如外层202的表面300或膜206的表面)上。在一些实施方案中，该表面结构可整合到该表面中，或整合到该表面上。例如，该表面结构可通过在这些层中的至少一个层上挤出复制或微米复制而形成，如与本申请同一天提交的美国临时申请序列号62/611639中所述。该表面结构可由或可不由与该至少一个层相同的材料形成。
如在图8至图11中可见，表面结构304、305、306、307可限定第一宽度310、320、330、340和第二宽度312、322、332、342。第一宽度310、320、330、340可被描述为外部宽度，并且第二宽度312、322、332、342可被描述为基部宽度。在一些实施方案中，表面结构304、305、306、307可具有在1微米至40微米范围内的平均宽度，这可有利于大气窗区中的发射率或吸光率。表面结构304、305、306、307可包括限定每个宽度310、312、320、322、330、332、340、342的侧壁314、315、316、317。
侧壁314、315、316、317可采用各种几何形状。一些几何形状可特别适用于某些制造工艺。这些几何形状可由在第一宽度310、320、330、340和第二宽度312、322、332、3442之间延伸的横截面限定。表面结构304、305、306可被描述为圆锥形或具有锥状形状。如本文所用，术语“宽度”可指例如当结构304、305、306的横截面为圆形、椭圆形或锥状时这些结构的直径。在图8中，表面结构304的侧壁314的横截面可包括宽度310、312之间的至少一条直线。第一宽度310可小于第二宽度312以限定斜率。在图9至图10中，表面结构305、306的侧壁315、316的横截面分别可包括在相应的第一宽度和第二宽度320、322和330、3332之间的至少一条曲线或弧。在图9中，宽度320不为零以赋予表面结构305渐缩的圆柱形状。在图10中，宽度330等于零以赋予表面结构306半球形状。在一些实施方案中，表面结构306可为球状体，或者甚至是椭圆体形状。如在图11中可见，表面结构307可被描述为正方形或矩形的柱。表面结构307的侧壁317的横截面可包括宽度340、342之间的直线(如图所示)，或者可甚至包括这些宽度之间的至少一条曲线或弧。侧壁317可限定斜率，其中第一宽度340小于第二宽度342(如图所示)，或者该侧壁可甚至为竖直的，其中第一宽度和第二宽度相等。
每个结构304、305、306、307可以正交于表面延伸的高度从表面突出。每个结构304、305、306、307的宽度可被限定为正交于该高度，并且平行于该表面。在一些实施方案中，每个表面结构304、305、306、307具有至少1(在一些实施方案中，至少3、5、6、7、8、9、或甚至至少10)微米的平均宽度。在一些实施方案中，每个表面结构304、305、306、307具有至多50(在一些实施方案中，至多20、15、14、13、12、11、10、9、或甚至至多8)微米的平均宽度。在一些实施方案中，每个表面结构304、305、306、307具有至少1(在一些实施方案中，至少3、5、6、7、8、9、或甚至至少10)微米的平均高度。在一些实施方案中，每个表面结构304、305、306、307具有至多50(在一些实施方案中，至多20、15、14、13、12、11、10、9、或甚至至多8)微米的平均高度。
图12示出了可用于无源冷却制品诸如制品112(图4)中的至少在反射带128(图3)中具有高透射度或低吸光度的各种含氟聚合物材料142的透射率光谱的曲线图140。含氟聚合物材料142中的至少一种可用于该制品的至少一个层中。曲线图140示出了含氟聚合物142的各种浇铸样品的透射度，该含氟聚合物包括“3M DYNEON THV”含氟聚合物、“3MDYNEON THVP”含氟聚合物、FEP和PVDF中的各种。具体地讲，曲线图140示出了“3M DYNEONTHV221GZ”、“3M DYNEON THV815GZ”、“3M DYNEON THV2030GZ”、“3M DYNEON FLUOROPLASTICFEP 6303Z”、“3M DYNEON PVDF 11010”和“3M DYNEON PVDF 6008”。一般来讲，可使用含氟聚合物的各种组合。
用于第一层的示例性含氟聚合物包括可以下述商品名购自3M公司(3M Company)的那些：“3M DYNEON THV221GZ”(39摩尔％的四氟乙烯、11摩尔％的六氟丙烯和50摩尔％的偏二氟乙烯)、“3MDYNEON THV2030GZ”(46.5摩尔％的四氟乙烯、16.5摩尔％的六氟丙烯、35.5摩尔％的偏二氟乙烯和1.5摩尔％的全氟丙基乙烯基醚)、“3M DYNEON THV610GZ”(61摩尔％的四氟乙烯、10.5摩尔％的六氟丙烯和28.5摩尔％的偏二氟乙烯)和“3M DYNEONTHV815GZ”(72.5摩尔％的四氟乙烯、7摩尔％的六氟丙烯、19摩尔％的偏二氟乙烯和1.5摩尔％的全氟丙基乙烯基醚)。
含氟聚合物材料142中的至少一种可具有高透射度或低吸光度(其可根据透射度计算)，如由在反射带(例如，250纳米至2500纳米)中的至少50％(在一些实施方案中，至少60％、70％、80％、90％、或至少95％)的最小透射度或平均透射度所定义。例如，如图所示，“3M DYNEON THV221GZ”对于限定在0.25微米至2.25微米的反射带具有至少90％的平均透射度。
含氟聚合物材料142中的至少一种对于大部分反射带诸如反射带的至少50％(在一些实施方案中，至少60％、70％、80％、至少90％、或甚至100％)可具有高透射度或低吸光度。例如，如图所示，“3MDYNEON THV2030GZ”对于限定在0.25微米至2.15微米的反射带的至少90％具有至少90％的高透射度。
图13示出了至少在吸收带130(图3)(例如，8微米至13微米)中具有高吸光度或低透射度的各种含氟聚合物材料152的透射率光谱的曲线图150。含氟聚合物材料152中的至少一种可用于制品诸如制品112(图4)的至少一个层中。具体地讲，曲线图150示出了含氟聚合物152(包括商品名为“HALAR 350LC ECTFE”的ECTFE和商品名为“3M DYNEON THV221GZ”的含氟聚合物)的各种浇铸样品的透射度。
含氟聚合物材料152中的至少一种可具有高吸光度或高平均吸光度，其可被定义为在吸收带130中的至少0.15(在一些实施方案中，至少0.3、0.45、0.6、0.8、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、或甚至至少5)的吸光度。例如，如曲线图150所示，含氟聚合物对于限定在7微米至16微米的吸收带具有至少1的高吸光度。
含氟聚合物材料152中的至少一种对于大部分吸收带诸如吸收带130的至少50％(在一些实施方案中，至少60％、70％、80％、至少90％、或甚至100％)可具有高吸光度或高平均吸光度。例如，如曲线图150所示，ECTFE对于限定在7微米至13微米的吸收带的至少70％具有至少1的高吸光度。
例示性实施方案
在描述合金的组成和形成的各个方面的情况下，还描述了各种例示性组合以进一步示出可用于某些应用的合金部件的各种组合，其中一些组合在本文中有所描述。如本文所用，“包括X实施方案中的任一项”是指包括具有名称X的实施方案中的任一项(例如，A实施方案中的任一项是指实施方案A、A1、A2、A5a等，并且A5实施方案中的任一项是指实施方案A5、A5a、A5b等)。
在例示性实施方案A中，无源冷却制品包括反射器，该反射器在0.35微米至2.5微米(在一些实施方案中，0.3微米至3微米、或甚至0.3微米至2.5微米)的第一波长范围内具有至少85％的平均反射率，并且该反射器具有至少一个光学层。该制品还包括外层，该外层至少部分地覆盖该反射器，并且在8至13微米的第二波长范围内具有至少0.15(在一些实施方案中，至少0.3、0.45、0.6、0.8、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、或甚至至少5)的吸光度(即，吸光度＝2-log10透射度％)。该外层包含含氟聚合物。
在例示性实施方案B中，无源冷却制品包括反射器，该反射器在0.35微米至2.5微米的第一波长范围内具有至少85％的平均反射率。该反射器包括多个第一光学层和多个第二光学层。该第一光学层中的每个包含含氟聚合物。该制品还包括至少部分地覆盖该反射器的外层。该外层包含具有至多40(在一些实施方案中，至少1、至少3、至少5、至多15或甚至至多14)微米的有效D90粒度的无机粒子的阵列。
在例示性实施方案C中，无源冷却制品包括反射器，该反射器在0.35微米至2.5微米的第一波长范围内具有至少85％的平均反射率。该反射器包括多个第一光学层和多个第二光学层。该第一光学层中的每个包含含氟聚合物。该制品还包括外层，该外层至少部分地覆盖该反射器，并且具有形成在该外层表面上的表面结构的阵列。每个表面结构具有至多40(在一些实施方案中，至少1、至少3、至少5微米、至多15、或甚至至多14)微米的平均宽度。
在例示性实施方案A1中，包括根据B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该外层包含含氟聚合物。
在例示性实施方案A2中，包括根据A、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该反射器在第一波长范围内的平均反射率为至少90％(在一些实施方案中，至少91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、或甚至至少99.5％)。
在例示性实施方案A3中，包括根据A、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该制品在第二波长范围内的吸光度为至少0.8(在一些实施方案中，至少1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、或甚至至少5)。
在例示性实施方案A4中，包括根据A、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该含氟聚合物包括以下中的至少一者：四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)和偏二氟乙烯的聚合物；TFE、HFP、偏二氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚(PPVE)的聚合物；聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)聚合物；乙烯四氟乙烯(ETFE)聚合物；全氟烷氧基烷烃(PFA)聚合物；氟化乙烯丙烯(FEP)聚合物；聚四氟乙烯(PTFE)；或四氟乙烯、六氟丙烯和乙烯的聚合物(HTE)。
在例示性实施方案A5中，包括根据A实施方案中任一项所述的制品，其中该反射器包括具有多个第一光学层和多个第二光学层的多层光学膜，其中每个第一光学层包含含氟聚合物(在一些实施方案中，该第一光学层的含氟聚合物与外层的含氟聚合物相同(均包含相同的单体)或不同(不共享相同的单体))。
在例示性实施方案A5a中，包括根据A5、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该多层光学膜总共具有最高达1000个(在一些实施方案中，最高达750、700、600、500、400、300、250、200、150、或甚至最高达100个)光学层。
在例示性实施方案A5b中，包括根据A5、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中每个第一光学层具有至多1.5(在一些实施方案中，至多1.45、1.4、或甚至至多1.35)的折射率。
在例示性实施方案A5c中，包括根据A5、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中每个第二光学层具有至少1.4(在一些实施方案中，至少1.42、1.44、1.46、1.48、1.5、1.6、或甚至至少1.7)的折射率。
在例示性实施方案A5d中，包括根据A5、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该多个第一光学层的第一折射率比该多个第二光学层的第二折射率小至少5％(在一些实施方案中，至少7.5％、10％、12.5％、15％、20％、或甚至至少25％)。
在例示性实施方案A5e中，包括根据A5、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该第一光学层和第二光学层中的每个具有最大厚度，并且该外层的最小厚度为该最大厚度的至少5倍(在一些实施方案中，至少10倍、或甚至至少15倍)。
在例示性实施方案A5f中，包括根据A5、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该多个第一光学层包含四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的聚合物。
在例示性实施方案A5g中，包括根据实施方案A5f所述的制品，其中该多个第二光学层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
在例示性实施方案A6中，包括根据A或C实施方案中任一项所述的制品，该制品还包含无机粒子的阵列，该无机粒子为以下中的至少一者：分散在外层或反射器中的至少一者中，或设置在该外层或该反射器中的至少一者上。该无机粒子具有至多40(在一些实施方案中，至少1、至少3、至少5、至多15、或甚至至多14)微米的有效D90粒度。
在例示性实施方案A6a中，包括根据A6或B实施方案中任一项所述的制品，其中小珠包括陶瓷材料(例如，分散在外层或反射器中的至少一者中，或设置在该外层或该反射器中的至少一者上中的至少一者)。
在例示性实施方案A7中，包括根据A、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该反射器包括金属层，该金属层包含至少一种金属(在一些实施方案中，银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、铬镍铁合金、不锈钢、或它们的各种组合)，该金属层在1.2至2(在一些实施方案中，1至2.2、或甚至0.8至2.5)微米的第四波长范围内具有至少90％的平均反射率。
在例示性实施方案A8中，包括根据A或B实施方案中任一项所述的制品，该制品还包含表面结构的阵列，该表面结构形成在外层的表面上，并且具有至多40(在一些实施方案中，至少1、至少3、至少5、至多15、或甚至至多14)微米的平均宽度。
在例示性实施方案A9中，包括根据A8或C实施方案中任一项所述的制品，其中每个表面结构为以下中的至少一者：整合到外层中，或整合到外层上。
在例示性实施方案A10中，包括根据A、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中该反射器具有至多40(在一些实施方案中，至多30、25、20、15、或甚至至多10)微米的最大厚度。
在例示性实施方案A11中，包括根据A、B或C实施方案中任一项所述的制品，其中包含含氟聚合物的该层在第三波长范围内具有小于1的吸光度，其中该第三波长范围包含在该第二波长范围内，并且具有至少10(在一些实施方案中，至少15、20、35、或甚至至少50)微米的频率带宽，并且该制品中的一个或多个不同层在该第三波长范围内具有至少1的吸光度。
在例示性实施方案D中，装置包括能够被冷却的基底，该基底具有被配置为暴露于太阳能的表面的至少一部分。该基底还包括根据A、B或C实施方案中的任一项所述的制品，该制品覆盖该基底的该表面的至少该部分，以反射引导向该表面的太阳能。
在例示性实施方案D1中，包括根据D实施方案所述的装置，其中该基底耦接到热传递系统。
在例示性实施方案D2中，包括根据D实施方案中任一项所述的装置，其中该基底的靠近该制品的部分具有比靠近基底的环境空气温度低至少2.7℃(在一些实施方案中，至少5.5℃、8.3℃、或甚至至少11.1℃)的温度。
实施例
以下实施例仅是为了进行示例性的说明，并非旨在过度限制所附权利要求书的范围。尽管示出本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但尽可能精确地记录具体示例中示出的数值。然而，任何数值都固有地含有某些误差，其各自的测试测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
计算机模拟方法
使用Berreman算法的4×4矩阵方法用于对由具有不同折射率的材料的层界面生成的相长干涉和相消干涉的光谱进行建模。Berreman 4×4矩阵方法描述于美国光学学会杂志(Journal of the Optical Society of America)(第62卷，第4号，1972年4月)和应用物理学杂志(Journal of Applied Physics)(第85卷，第6号，1999年3月)。此光学模型的输入参数为单聚合物折射率、聚合物层厚度、聚合物层的数量以及包括左频带边缘和右频带边缘的反射带宽。Berreman方法计算在每个层界面处反射的光百分比和在每个层界面处透射的光百分比，并且输出反射光谱和透射光谱。
实施例1
在实施例1中，选择用于第一反射器的输入参数，以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为高折射率(n＝1.65)层并使用以商品名“3MDYNEON THV221GZ”购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的含氟聚合物作为低折射率(n＝1.35)层来对多层光学膜进行建模。使用200个层，该多层光学膜中每个层的厚度在80纳米至200纳米的范围内，并且被设计为反射350纳米至800纳米范围内的紫外光和可见光。在该模型中，该多层光学膜设置在形成金属层的100纳米的Ag层和20纳米的Cu层上，以提供800纳米至2500纳米的高反射度。在该模型中，包含含氟聚合物(“3M DYNEONTHV221GZ”)的外层设置在该多层光学膜上，该外层可透射0.3微米至2.5微米范围内的能量，并且吸收8微米至14微米范围内的能量。由该模型确定的反射率在图14中的曲线图400中示出。曲线图400示出了在所有极角下的平均反射率均大于90％。
实施例2
在实施例2中，选择用于第二反射器的输入参数，以使用PET作为高折射率(n＝1.65)层并使用co-PMMA作为低折射率(n＝1.49)层来对多层光学膜进行建模。使用共600个层，该多层光学膜中的层的厚度被设计为反射350纳米至800纳米范围内的紫外光和可见光。在该模型中，该多层光学膜设置在形成金属层的100纳米的Ag层和20纳米的Cu层上，以提供800纳米至2500纳米的高反射度。在该模型中，包含含氟聚合物(“3M DYNEONTHV221GZ”)的外层设置在该多层光学膜上，该外层可透射0.3微米至2.5微米范围内的能量，并且吸收8微米至14微米范围内的能量。由该模型确定的反射率在图16中的曲线图404中示出。曲线图404示出了通过使用3倍于第一反射器的厚度，该第二反射器在所有极角下的平均反射率均大于90％。
因此，公开了具有含氟聚合物的无源冷却制品的各种实施方案。尽管本文参考了形成本公开的一部分的一组附图，但本领域的普通技术人员将会理解，本文所述的实施方案的各种改编和修改在本公开的范围内或不脱离本公开的范围。例如，本文所述的实施方案的各个方面可彼此以多种方式进行组合。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，受权利要求保护的本发明可以不同于本文具体描述的方式来实施。
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