一種波熱轉化波譜板的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種波熱轉化波譜板，其包括保溫層、熱源、定向導熱塊和波熱轉化結構，所述保溫層用于對所述定向導熱塊進行固定，所述定向導熱塊設置于所述保溫層中，所述熱源設置于所述定向導熱塊中，所述定向導熱塊的至少一側設有所述波熱轉化結構并與所述波熱轉化結構接觸，所述波熱轉化結構包括波熱轉化層，所述波熱轉化層由多個纖維狀結構交錯、勾牽而形成的疏松組織，該疏松組織保留了纖維狀結構的枝狀結構，并且所述纖維狀結構之間形成微隙。
【專利說明】
一種波熱轉化波譜板
技術領域
[0001] 本實用新型涉及散熱吸熱板技術領域，尤其涉及一種可實現高的波熱雙向轉化效 率的波熱轉化波譜板。
【背景技術】
[0002] 建筑行業是國民經濟的重要支柱產業之一，與之相關環保、節能等問題也越來越 受到重視。同時，隨著生活水平的提高，對室內環境的舒適度要求也越來越高，相應的建筑 能耗(包括空調采暖能耗)也隨之增加。因而，需要在舒適健康、能耗、環境中找到合理的平 衡點。
[0003] 在建筑室內供暖方面，一般采用空調吹風供熱系統，這類供熱系統中吹出的熱風 容易帶走人體或物體表面的水汽，使人產生干燥感，容易上火，時間一長導致身體不適。于 是有人將加熱管道包埋在墻體或地板中，如毛細管輻射系統和地暖系統，能起到輻射對流 加熱的效果。但這類供熱系統普遍存在大部分熱量被導熱率低的墻體或地板吸收，導致熱 能輻射傳播的轉化效率不高，并有蒸騰塵埃、熱逼甲醛釋放等缺點。 【實用新型內容】
[0004] 針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種可實現高的波熱雙向轉化效率的 波熱轉化波譜板，以解決現有技術中的問題。
[0005] 本實用新型提供一種波熱轉化波譜板，其包括保溫層、熱源、定向導熱塊和波熱轉 化結構，所述保溫層用于對所述定向導熱塊進行固定，所述定向導熱塊設置于所述保溫層 中，所述熱源設置于所述定向導熱塊中，所述定向導熱塊的至少一側設有所述波熱轉化結 構并與所述波熱轉化結構接觸，所述波熱轉化結構包括波熱轉化層，所述波熱轉化層由多 個纖維狀結構交錯、勾牽而形成的疏松組織，該疏松組織保留了纖維狀結構的枝狀結構，并 且所述纖維狀結構之間形成微隙。
[0006] 優選的，多個纖維狀結構排列堆砌。
[0007] 優選的，所述纖維狀結構為碳納米管、膨脹石墨、或者膨脹石墨與碳納米管的混合 物。
[0008] 優選的，所述纖維狀結構為金屬微纖維、氮化硼纖維或碳族元素的纖維材料。
[0009] 優選的，所述金屬微纖維的截面尺寸為10納米~100納米。
[0010] 優選的，所述波熱轉化結構還包括一熱傳導層，所述波熱轉化層設置于所述熱傳 導層上，所述熱傳導層與所述定向導熱塊接觸，所述熱傳導層的熱傳導系數為l〇W/m · K~ 3000ff/m · K〇
[0011 ]優選的，所述熱傳導層的密度為0.01g/cm3~1.5g/cm3,所述熱傳導層的厚度為 0. lmm~10mm〇
[0012] 優選的，所述熱源的部分表面與所述波熱轉化結構的熱傳導層接觸。
[0013] 優選的，所述波熱轉化結構的厚度為2微米~10毫米。
[0014] 優選的，所述熱源的材料為金屬或導熱塑料。
[0015] 優選的，所述定向導熱塊包括彼此可分離的第一子定向導熱塊和第二子定向導熱 塊，所述第一子定向導熱塊與第二子定向導熱塊之間形成一容納空間以容納所述熱源。
[0016] 相較于現有技術，本實用新型所述波熱轉化波譜板中采用了具有特殊結構的波熱 轉化結構，所述波熱轉化結構包括波熱轉化層，所述波熱轉化層由多個纖維狀結構交錯、勾 牽而形成的疏松組織，該疏松組織保留了纖維狀結構的枝狀結構，并且所述纖維狀結構之 間形成微隙，該纖維狀結構的枝狀結構可作為天線，有助于實現熱輻射效果;該微隙用于實 現黑洞效應，即熱量與紅外線的雙向轉化。
[0017] 所述波熱轉化結構還包括熱傳導層，所述熱傳導層的熱傳導系數為10W/m · K~ 3000W/m · K，因而所述熱傳導層的傳熱效果較好，可很快的將熱量傳遞至纖維狀結構。
[0018] 所述波熱轉化波譜板具有很高的熱輻射率，熱波轉化效率高。外部環境為室溫時， 所述波熱轉化波譜板的熱波轉化效率可達80%及以上，具體的，在外部環境與所述波熱轉 化波譜板自身的溫差為3攝氏度的環境下波熱雙向轉換效率可達60%以上，當溫差越大，其 波熱雙向轉換效率越高。
[0019] 另外，在所述熱源的表面設置所述定向導熱塊，所述定向導熱塊與所述波熱轉化 結構接觸，所述定向導熱塊的作用在于:在所述熱源與所述波熱轉化結構之間形成較快的 熱量傳遞，從而進一步提高制冷、制熱的效果。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型第一實施例中所述波熱轉化波譜板的結構示意圖（其中2表示保 溫層，3表示定向導熱塊，31表示第一子定向導熱塊，32表示第二子定向導熱塊，4表示熱源， 5表不波熱轉化結構）。
[0021] 圖2為本實用新型所述波熱轉化結構的結構示意圖（其中51表示熱傳導層，52表示 纖維狀結構，53表示間隙）。
[0022] 圖3為本實用新型第二實施例中所述波熱轉化波譜板的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面將對本實用新型實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述 的實施方式僅僅是本實用新型一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本實用新型 中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施 方式，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0024] 本實用新型提供了一種波熱轉化波譜板。如圖1所示，所述波熱轉化波譜板包括保 溫層2、定向導熱塊3、熱源4和波熱轉化結構5。所述保溫層2用于對所述定向導熱塊3進行固 定。所述定向導熱塊3設置于所述保溫層2中。所述熱源4設置于所述定向導熱塊3中。所述定 向導熱塊3的至少一側設有所述波熱轉化結構5并與所述波熱轉化結構5接觸。
[0025]所述保溫層2為一開槽結構。所述保溫層2的材料為泡沫、聚苯乙烯、酚醛樹脂等隔 熱保溫材料。優選的，所述保溫層2的材料為具有阻燃防火性的材料。
[0026]所述定向導熱塊3可鑲嵌于所述保溫層2中，即所述保溫層2可夾持所述定向導熱 塊3。所述定向導熱塊3包括彼此可分離的第一子定向導熱塊31和第二子定向導熱塊32。所 述第一子定向導熱塊31與第二子定向導熱塊32之間形成一容納空間以容納所述熱源4。所 述第一子定向導熱塊31和第二子定向導熱塊32將所述熱源包覆即可，該種可分離的組合 方式既利于模壓成型時方便制備，也易于拆裝與運輸。
[0027] 所述定向導熱塊3的材料為碳基材料，也利于減輕重量，便于運輸。具體的，所述定 向導熱塊3的材料可為膨脹石墨或者膨脹石墨與類石墨烯顆粒經模壓得到的Educt復合物。 此時，該Educt復合物可使得膨脹石墨與類石墨烯顆粒之間形成三維網絡的導熱結構。所述 Educt復合物在各個方向的導熱率均較好。當所述定向導熱塊3的材料為Educt復合物時，所 述類石墨烯顆粒在所述定向導熱塊3中所占的質量比例為大于0且小于等于25%。所述定向 導熱塊3的密度為O.lg/cm 3~1.7g/cm3。優選的，為提供較高的導熱率，所述定向導熱塊3的 密度選擇為〇.8g/cm 3~1.7g/cm3〇
[0028] 所述熱源4的材料為金屬或導熱塑料。當所述熱源4為導熱塑料時，所述熱源4具有 與碳基材料如石墨相匹配的導熱率，能高效導熱，并且能抗腐蝕的優點，使用壽命較長。
[0029] 請參閱圖2,所述波熱轉化結構5包括波熱轉化層。所述波熱轉化層用于實現波熱 的雙向轉化。所述波熱轉化層與所述定向導熱塊3接觸。所述熱源4的部分表面與所述波熱 轉化層接觸。
[0030] 在某一實施例中，所述波熱轉化結構5還可包括熱傳導層51。所述導熱層51用于傳 導熱量。所述波熱轉化層設置于所述熱傳導層51上。所述熱傳導層51與所述定向導熱塊3接 觸。所述熱源4的部分表面與所述波熱轉化結構5的熱傳導層51接觸。
[0031] 所述波熱轉化結構的厚度為2微米~10毫米。優選的，所述波熱轉化結構的厚度為 2微米~5毫米。
[0032] 具體請參閱圖1，為本實用新型第一實施例提供的波熱轉化波譜板。所述定向導熱 塊3的一側設置所述波熱轉化結構5,即所述定向導熱塊3的一側表面與所述波熱轉化結構5 接觸，同時所述波熱轉化結構5與所述熱源4的部分表面接觸。所述定向導熱塊3的作用為： 通過設置所述定向導熱塊3,可使所述熱源4與所述波熱轉化結構5之間的熱傳遞效率提高。 該種結構的波熱轉化波譜板適合用于制備天花頂板。
[0033] 請參閱圖3,為本實用新型第二實施例提供的波熱轉化波譜板。所述定向導熱塊3 的兩側均設有所述波熱轉化結構5,即兩個所述波熱轉化結構5設置于所述定向導熱塊3的 兩側。多個所述定向導熱塊3設置在兩個保溫層2之間。所述定向導熱塊3中設置所述熱源4。 該種結構的波熱轉化波譜板適合用于制備墻板，方便墻板的兩側房間同時散熱或制冷。
[0034] 請參閱圖2,所述波熱轉化層由多個纖維狀結構52交錯、勾牽而形成的疏松組織， 該疏松組織保留了纖維狀結構52的枝狀結構，并且所述纖維狀結構52之間形成微隙53。該 多個纖維狀結構52排列堆砌。
[0035]所述微隙53的尺寸為5納米~100納米。優選的，所述微隙53的尺寸為10納米~50 納米。所述纖維狀結構52的截面的尺寸為1納米~100納米。優選的，所述纖維狀結構52的截 面的尺寸為1納米~50納米。更優選的，所述纖維狀結構52的截面的尺寸為5納米~50納米。
[0036]所述纖維狀結構52的材料可為金屬微纖維、氮化硼纖維或碳族元素的纖維材料。 進一步的，所述纖維狀結構52的材料也可為碳納米管、膨脹石墨、或者膨脹石墨與碳納米管 的混合物。所述纖維狀結構52的作用主要為實現波與熱的雙向轉換，其次也作為導熱通道， 而實現將熱量快速傳導。在某一實施例中，所述金屬微纖維制備方法可為在金屬的表面采 用刻蝕等手段形成。
[0037] 在某一實施例中，所述纖維狀結構52的材料可為碳基材料，比如膨脹石墨、碳納米 管或者膨脹石墨與碳納米管的混合物。當所述纖維狀結構2的材料為膨脹石墨時，由于膨脹 石墨自身的蠕蟲狀結構，可在其表面形成多個微隙以及纖維狀結構，這些微隙有利于形成 黑洞效應，吸收熱輻射;該纖維狀結構也有助于本體熱輻射。
[0038] 當所述纖維狀結構52的材料包括碳納米管時，碳納米管可為單壁碳納米管、雙壁 碳納米管或多壁碳納米管。由于碳納米管自身內部的孔洞結構可具有黑洞效果，并且所述 碳納米管之間形成的微隙也可具有良好的黑洞效果，從而可最大化實現波與熱的雙向轉 化。
[0039] 當所述波熱轉化結構包括熱傳導層51時，所述多個纖維狀結構52設置于所述熱傳 導層51的表面。
[0040] 所述熱傳導層51的熱傳導系數為10W/m · K~3000W/m · K，優選為，10W/m · K~ 1000W/m · K，更優選的，為10W/m · K~300W/m · K。所述熱傳導層51的材料可為碳基材料或 金屬。所述碳基材料可為膨脹石墨、碳納米管、石墨稀中的至少一種。更具體的，所述碳基材 料可為膨脹石墨、類石墨烯顆粒、碳納米管的復合材料。所述膨脹石墨為層數為50~10 3的 多層石墨烯結構。所述膨脹石墨的制備方法為將石墨經過一次膨脹處理而得到。所述類石 墨烯顆粒是指先將石墨經二次膨脹處理得到的層數為50~250層的多層石墨烯結構，再粉 碎而成的粉末狀顆粒。所述類石墨稀顆粒的堆積密度為〇. 15g/cm3~0.3g/cm3，優選為0.2g/ cm3~0.25g/cm3。所述類石墨烯顆粒的表觀粒度為50目~300目，優選的，為150目~200目。
[0041] 當所述熱傳導層51的材料包括碳納米管時，所述碳納米管可為單壁碳納米管、雙 壁碳納米管或多壁碳納米管。此時為區分所述熱傳導層51中的碳納米管與所述纖維狀結構 中的碳納米管，而將所述熱傳導層51中的碳納米管命名為第一碳納米管，將所述纖維狀結 構52中的碳納米管命名為第二碳納米管。
[0042]所述熱傳導層51也可為膨脹石墨、類石墨烯顆粒、第一碳納米管的物理混合后直 接壓制而形成，也可先將膨脹石墨與類石墨烯顆粒混合后進行壓制，再鋪上第一碳納米管 并壓制而得到。類石墨烯顆粒以及第一碳納米管均勻分布于所述膨脹石墨中，其二者的作 用在于進一步提高所述膨脹石墨的導熱性能，這是由于僅采用膨脹石墨時，膨脹石墨的多 層石墨烯結構導致僅在平行于其表面的方向上具有優異的導熱性能，通過加入類石墨烯顆 粒以及第一碳納米管，可在層與層之間建立導熱通道，形成三維的導熱網絡，從而使得到的 復合材料在各個方向均具有優異的導熱性能。
[0043] 當所述熱傳導層51為膨脹石墨、類石墨烯顆粒、第一碳納米管的復合材料，此時， 所述膨脹石墨占所述熱傳導層51的質量百分比為大于等于70%且小于100%，所述類石墨 烯顆粒占所述熱傳導層51的質量百分比為大于0且小于30%，所述第一碳納米管占所述熱 傳導層51的質量百分比為大于0且小于30%。優選的，所述膨脹石墨占所述熱傳導層51的質 量百分比為大于等于70%且小于等于80%，所述類石墨烯顆粒占所述熱傳導層51的質量百 分比為大于10且小于等于20%，所述第一碳納米管占所述熱傳導層51的質量百分比為大于 等于10且小于等于20%。
[0044] 在某一實施例中，所述熱傳導層51的材料也可僅為膨脹石墨。所述膨脹石墨是指 層數為50~103的多層石墨稀結構。所述膨脹石墨可通過石墨制備得到。
[0045] 所述熱傳導層51的密度為0.01 g/cm3~1.5g/cm3,所述熱傳導層51的厚度為0.1mm ~10mm。優選的，為了使得所述波熱轉化結構具有優異的導熱率與熱輻射率，所述熱傳導 層51的密度選擇為0.4g/cm 3~1.2g/cm3，所述熱傳導層51的厚度為0.1mm~5mm。
[0046] 當所述波熱轉化結構包括熱傳導層51及波熱轉化層，熱傳導層1及纖維狀結構52 的材料均為膨脹石墨時，可先將膨脹石墨原料壓為一層狀結構作為熱傳導層51，然后平鋪 上另一膨脹石墨原料以較小的壓力壓制或者直接采用粘結劑等方式將其固定于熱傳導層 51的表面，形成所述纖維狀結構52,此時所述熱傳導層51與所述纖維狀結構52的原料均相 同，但是兩者的密度有所不同。
[0047] 當所述波熱轉化結構僅包括波熱轉化層時，可直接將膨脹石墨經一次壓制而得到 所述波熱轉化結構，此時所述波熱轉化結構僅包括多個纖維狀結構52,而不包括所述熱傳 導層51。
[0048] 當所述波熱轉化結構包括熱傳導層51以及波熱轉化層，所述纖維狀結構為第二碳 納米管時，可在所述熱傳導層51的表面通過直接生長、粘結等方式形成多個第二碳納米管。 所述多個第二碳納米管可為垂直于所述熱傳導層51的表面，也可呈無序分布。所述第二碳 納米管由所述熱傳導層51的表面向外延伸。具體的，一部分的第二碳納米管可垂直于所述 熱傳導層51的表面，另一部分的第二碳納米管可與所述熱傳導層51的表面形成鈍角或銳角 而出現相鄰的多個第二碳納米碳之間相互交錯的情形。優選的，所述第二碳納米管基本垂 直于所述熱傳導層1的表面，所述"基本垂直"是指大多數的第二碳納米管垂直所述熱傳導 層51的表面，而并不排除少數的第二碳納米管與所述熱傳導層1的表面呈銳角或鈍角的情 形。
[0049] 相較于現有技術，本實用新型所述波熱轉化波譜板中采用了具有特殊結構的波熱 轉化結構5,所述波熱轉化結構包括波熱轉化層，所述波熱轉化層由多個纖維狀結構52交 錯、勾牽而形成的疏松組織，該疏松組織保留了纖維狀結構52的枝狀結構，并且所述纖維狀 結構52之間形成微隙53,該纖維狀結構52的枝狀結構可作為天線，有助于實現熱輻射效果； 該微隙53用于實現黑洞效應，即熱量與紅外線的雙向轉化。
[0050] 所述波熱轉化結構還包括熱傳導層51，所述熱傳導層51的熱傳導系數為10W/m · K ~3000W/m · K，因而所述熱傳導層51的傳熱效果較好，可很快的將熱量傳遞至纖維狀結構 52〇
[0051] 所述波熱轉化波譜板具有很高的熱輻射率，熱波轉化效率高。外部環境為室溫 時，所述波熱轉化波譜板的熱波轉化效率可達80%及以上，具體的，在外部環境與所述波熱 轉化波譜板自身的溫差為3攝氏度的環境下波熱雙向轉換效率可達60%以上，當溫差越大， 其波熱雙向轉換效率越高。
[0052] 另外，在所述熱源4的表面設置所述定向導熱塊3,所述定向導熱塊3與所述波熱轉 化結構5接觸，所述定向導熱塊3的作用在于:在所述熱源4與所述波熱轉化結構5之間形成 較快的熱量傳遞，從而進一步提高制冷、制熱的效果。
[0053] 下面結合具體實施例對本實用新型的波熱轉化波譜板進行說明。
[0054]選擇以下實施例中的組分及重量配比，進行模壓成型，并制成波熱轉化波譜板。
[0056]從以上實施例中可以看出，本實用新型的波熱轉化波譜板具有很高的波熱轉化效 率。將該波熱轉化波譜板作為天花板使用時，相比傳統的空調系統，具有很好的節能效果。 使用本實用新型所述波熱轉化波譜板的天花板(波譜系統)工作時，房間內垂直方向上的溫 度分布;傳統空調系統工作時，房間內垂直方向上的溫度分布。可見，傳統空調的熱風對流 加熱方式將大部分能源用于加熱空氣，且熱空氣盤踞房間中上部，造成能源浪費，而本實 用新型所述波熱轉化波譜板通過熱輻射的方式直接將熱量輻射到房間中的人、座椅、地板 等物件上，避免了加熱空氣，避免了大部分能源的浪費。
[0057]以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指 出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本 實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍 內。
[0058]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新 型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定 義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因 此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1. 一種波熱轉化波譜板，其特征在于，其包括保溫層、熱源、定向導熱塊和波熱轉化結 構，所述保溫層用于對所述定向導熱塊進行固定，所述定向導熱塊設置于所述保溫層中，所 述熱源設置于所述定向導熱塊中，所述定向導熱塊的至少一側設有所述波熱轉化結構并與 所述波熱轉化結構接觸，所述波熱轉化結構包括波熱轉化層，所述波熱轉化層由多個纖維 狀結構交錯、勾牽而形成的疏松組織，該疏松組織保留了纖維狀結構的枝狀結構，并且所述 纖維狀結構之間形成微隙。2. -種如權利要求1所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，多個纖維狀結構排列堆砌。3. -種如權利要求1所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述纖維狀結構為碳納米 管、膨脹石墨、或者膨脹石墨與碳納米管的混合物。4. 一種如權利要求1所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述纖維狀結構為金屬微纖 維、氮化硼纖維或碳族元素的纖維材料。5. -種如權利要求4所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述金屬微纖維的截面尺寸 為10納米~100納米。6. -種如權利要求1所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述波熱轉化結構還包括一 熱傳導層，所述波熱轉化層設置于所述熱傳導層上，所述熱傳導層與所述定向導熱塊接觸， 所述熱傳導層的熱傳導系數為l〇W/m · K~3000W/m · K。7. -種如權利要求6所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述熱傳導層的密度為 0.01g/cm3~1.5g/cm3,所述熱傳導層的厚度為0· 1mm~10mm。8. -種如權利要求6所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述熱源的部分表面與所述 波熱轉化結構的熱傳導層接觸。9. 一種如權利要求1所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述波熱轉化結構的厚度為 2微米~10毫米。10. -種如權利要求1所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述熱源的材料為金屬或 導熱塑料。11. 一種如權利要求1所述的波熱轉化波譜板，其特征在于，所述定向導熱塊包括彼此 可分離的第一子定向導熱塊和第二子定向導熱塊，所述第一子定向導熱塊與第二子定向導 熱塊之間形成一容納空間以容納所述熱源。
【文檔編號】F24F5/00GK205690562SQ201620409008
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月6日 公開號201620409008.8, CN 201620409008, CN 205690562 U, CN 205690562U, CN-U-205690562, CN201620409008, CN201620409008.8, CN205690562 U, CN205690562U
【發明人】袁奕琳
【申請人】寧波信遠工業集團有限公司