專利名稱：一種高熱導高電導固-固相變貯能控溫材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及復合貯能材料。
復合高分子固態相轉變貯能材料是為航天和軍事需要而發展起來的特種貯能材料，該類材料的分子聚集態可以隨外界溫度的變化而發生一種可逆的固-固相轉變，同時其焓值也隨之改變而吸收或放出大量能量，利用這種特性可作為能量貯存和溫度控制功能材料，在航天航空、現代武器、電子、電器、能源、建筑、醫療等軍事和民用領域具有廣闊的應用前景。帕·阿查德等(P.Achard，et.al，US4，616，173)于1989年公開一種固-固相變復合高分子熱能貯存材料，將相變溫度為0℃到200℃相變焓大于50焦/克的固-固相轉變多元醇物質，與環氧樹脂等高分子共混物相混合，得到一種穩定的具有熱能貯存和溫度控制功能的復合材料，可用于電子和電器元件的溫度控制和防熱沖擊。但是上述的發明存在的顯著缺點是該材料的導熱性很差，熱導率低于0.05瓦/米度，使熱量傳送和相轉變過程的傳遞緩慢，影響能量貯存和溫度控制效果。另外該材料的機械強度較差，特別是抗拉強度和耐沖擊強度較低，以至很難應用于火箭、人造衛星、現代武器及其他震動沖擊強烈的場合。此外該材料基本上是電絕緣體，不能應用于需要導電和電磁屏蔽的情況。這些缺點嚴重地限制了它的應用范圍。
本發明提供一種具有能量貯存和溫度控制功能，同時又具有良好導熱性和導電性的材料。當溫度升高時，該材料吸熱，當溫度下降時該材料放熱，從而可以自動地將溫度控制在要求的范圍。這種具有特種溫度控制功能的材料可加工成電子儀器、電子元件、集成電路的新型散熱板、底板、外殼，用于對溫度環境要求嚴格的精密機械、自動控制、電子儀器、航天航空等領域，具有廣闊的應用前景。
本發明所提供的復合貯能材料，是用導熱系數在0.2瓦/米·度到250瓦/米·度之間的金屬銅、鐵、鋁、鈦和非金屬碳、石墨、石英及它們的合金或復合物的粉末、纖維、網或薄板與貯能物質進行復合處理，得到一種新型的具有能量貯存功能，同時導熱導電性能良好和機械強度高的復合材料。上述貯能物質是具有固態相轉變，相變溫度在-25℃到195℃之間，相變焓在10焦/克到350焦/克之間的無機構、有機物、高分子物質或它們的復合物。制成的這種復合貯能材料可以使導熱物質與貯能物質的體積比在99∶1到0.5∶99.5之間(重量比在99∶1到1∶99)改變，從而按要求改變復合貯能材料的導熱系數(55瓦/米度到0.01瓦/米度之間)。本發明提供的復合貯能材料還可以按不同的用途制成不同的形狀。例如板材、四方體、球體、園柱體和中空體等。
將粒度為10到1200目(推薦為50-400目)的粉末導熱物質，或長度為0.05毫米到25毫米的纖維狀導熱物質與貯能物質均勻混合成型，可以得到各向同性即不同方向上具有相同導熱導電系數的復合貯能材料。將導熱物質的長纖維(長度大于3毫米)平行排列于某一方向，再與貯能物質復合成型，可以使復合貯能材料具有各向異性的特性，即在纖維平行排列方向上的導熱系數較大而其它方向則較小。若在另兩方向上也平行排列導熱物質的長纖維，可使該方向上的導熱系數增大，直至三個方向上均相同。改變某方向上導熱物質的長纖維的排列密度，可以調節該方向上導熱系數的大小。將導熱物質加工成型為4目至200目的導熱網，再將導熱網平行排列并與貯能物質復合成型，可以得到網平面方向上導熱系數較大，垂直網平面方向上導熱系數較小的復合貯能板材。導熱網可用導熱物質的長纖維編織而成，也可將導熱物質的薄板鉆孔而成，或用其他方法加工而成。本發明所提供的復合貯能材料如制成板材，可選用拉伸強度較大的導熱物質，如高強度金屬纖維，高強碳纖維或這些高強度導熱物質的網，可以有效地提高復合貯能板材的機械強度，特別是彎曲強度和耐沖擊強度。
本發明所提供的復合貯能材料與現有技術的復合貯能材料相比的優點是具有良好的導熱和導電性，并有很好的機械強度，從而具有更加廣泛的應用范圍。
實施例將厚度為0.3毫米的面積為120×120平方毫米的方形鋁薄板，沖孔加工成20目的導熱網。取兩塊該導熱網平行排列，再加上一塊同樣大小的厚0.3毫米的鋁薄板作為底板，導熱網之間用厚為0.5毫米邊寬10毫米的框架隔開，將框架用螺絲固緊，然后灌注進一種可以加溫固化的稀膠體狀復合高分子貯能材料。灌注滿后，再在表面覆蓋以厚0.3毫米的鋁板，并用螺釘固緊。將整個框架移至真空烘箱，抽真空減壓，以消除可能產生的氣泡，加溫至75℃固化24小時。冷卻后拆下框架，即可得到一厚度為2.7毫米，在平面方向上導熱系數大于1.15瓦/米·度，垂直方向上導熱系數大于0.65瓦/米·度的復合貯能板材。
權利要求
1.一種復合貯能材料，由貯能物質和導熱導電物質復合組成，其特征在于采用導熱系數在0.2瓦/米·度至250瓦/米·度之間的金屬、非金屬和它們的合金的導熱物質與貯能物質進行復合處理，導熱物質與貯能物質的體積比在99∶1-0.5∶99.5之間，重量比在99∶1-1∶99之間。
2.根據權利要求1中所述的復合貯能材料，其特征在于導熱物質的粒度為10-1200目，推薦的粒度為50-400目的粉末。
3.根據權利要求1中所述的復合貯能材料，其特征在于導熱物質是長度為0.05毫米至25毫米的纖維狀導熱物質。
4.根據權利要求1中所述的復合貯能材料，其特征在于導熱物質是加工成型為4目至200目的導熱網。
5.根據權利要求1中所述的復合貯能材料，其特征在于導熱金屬是鐵、鋁、銅、鈦。
6.根據權利要求1中所述的復合貯能材料，其特征在于導熱非金屬是碳、石墨、石英。
7.根據權利要求1中所述的復合貯能材料，其特征在于導熱物質可以呈粉末狀，纖維狀，網狀或薄板狀與貯能物質進行復合處理。
8.根據權利要求1中所述的復合貯能材料，其特征在于貯能物質的相變溫度在25℃到195℃之間相變焓在10焦克到350克之間的無機物，有機物高分子物質或它們的復合物。
全文摘要
一種高熱導高電導固-固相變貯能控溫材料。為克服現有技術中復合貯能材料存在的導熱導電性差和機械強度低的缺點，本發明提供的復合貯能材料是由金屬，非金屬及其合金與貯能物質復合處理所制得。該材料的導熱系數可以按需要在55瓦/米度到0.01/米度之間改變，同時可具有各向同性或各向異性的特點而且有較高的機械強度，在電子儀器、精密機械、自動控制、航天航空等領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號C09K5/00GK1095747SQ9410084
公開日1994年11月30日 申請日期1994年1月31日 優先權日1994年1月31日
發明者梁學海, 丁恩勇, 顧蓮珍 申請人:中科院廣州化學研究所