[發(fā)明專利]一種三層反射型納米纖維結(jié)構(gòu)及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910159874.0
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN101628491A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范金土;吳會軍
• 申請（專利權(quán)）人: 香港理工大學(xué)
• 主分類號: B32B5/02
• 分類號: B32B5/02;B32B7/02;F16L59/02;D01D5/00
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 郭偉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隔熱材料領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種三層反射型納米纖維結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

隔熱保溫材料能有效減少介質(zhì)和其環(huán)境之間的熱交換，被廣泛用于建筑材料、儲能設(shè)備、航空航天飛行器以及保溫服裝等領(lǐng)域。隔熱保溫材料種類眾多，包括粉體隔熱材料、泡沫隔熱材料、真空板材隔熱材料和纖維隔熱材料等，其中纖維隔熱材料由于孔隙率高(一般95％或以上)(見Tseng?and?Kuo，Thermalradiative?properties?of?phenolic?foam?insulation，Journal?of?QuantitativeSpectroscopy?&?Radiative?Transfer，72，349-359(2002))，具有高熱阻、輕質(zhì)、透汽和吸震的特點(diǎn)。對于纖維隔熱材料，其傳熱機(jī)理主要包含熱傳導(dǎo)和熱輻射(見Farnworth，Mechanisms?of?heat?flow?through?clothing?insulation，TextileResearch?Journal，53(12)，717-725(1983))。已有的文獻(xiàn)等(見Farnworth(1983)；Wu?et?al.Thermal?energy?transport?within?porous?polymer?materials：effects?offibre?characteristics，Journal?of?Applied?Polymer?Science，106，576-5832007，(2007))表明在高孔隙率纖維材料中輻射傳熱占有較高的比例，可以通過增加纖維體積含量(即減小孔隙率)(見Farnworth(1983)；Wu?et?al.(2007))或加入密度較高的纖維材料薄層作為夾層(見Wu?and?Fan，Measurement?of?radiativethermal?properties?of?thin?polymer?films?by?FTIR，Polymer?Testing，27：122-128(2008)；Wu?et?al.Porous?materials?with?thin?interlayers?for?optimal?thermalinsulation，International?Journal?of?Nonlinear?Sciences?and?Numerical?Simulation，，10(3)，291-300，(2009))等方法來減小輻射傳熱流量。但這些方法不可避免地增大傳導(dǎo)熱通量并使材料透汽性能下降，在纖維材料用于透汽和保溫(如保溫服裝或睡袋)時，材料透汽性能下降會引起水蒸汽在纖維隔熱材料中的積聚和冷凝，導(dǎo)致材料隔熱性能的急劇下降。因此，如何在不減小導(dǎo)熱熱阻和透汽性的情況下提高對熱輻射的隔絕能力成為需要解決的問題。

通過增加纖維的比表面積或提高纖維對熱輻射的吸收和散射能力，開發(fā)超細(xì)纖維以及金屬或金屬氧化物鍍層纖維是減小輻射導(dǎo)熱的有效方法，如把超細(xì)纖維薄膜用作纖維隔熱材料中的夾層，可提高纖維隔熱材料對熱輻射的隔絕性能而不影響其導(dǎo)熱熱阻和透汽性能，這是由于對熱輻射的隔絕性能取決于纖維的比表面積和表面性質(zhì)，而超細(xì)纖維具有很大的比表面積，能有效提高對熱輻射的吸收效率從而提高其對熱輻射的隔絕能力，而且由于具有很高的孔隙率和很小的纖維直徑，超細(xì)纖維材料具有良好的透汽性能(Gibson?et?al.，Transportproperties?of?porous?membranes?based?on?electrospun?nanofibers，Colloids?andSurfaces?A：Physicochemical?and?Engineering?Aspects，187-188，469-481(2001))。然而超細(xì)纖維本身強(qiáng)度不高，限制了其應(yīng)用。因此，本發(fā)明提供一種三層反射型納米纖維結(jié)構(gòu)，在隔熱材料中作為夾層用于提高隔熱材料的保溫性能而不影響其重量和透汽性。

盡管已有很多關(guān)于鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)等用于紡織或無紡基底材料的報道，但由于其金屬鍍層厚度一般為幾十微米，鍍層重量較大。當(dāng)這些金屬鍍層材料用作隔熱系統(tǒng)夾層時，不可避免地使隔熱系統(tǒng)重量明顯增加(超過20％)，對于絕大多數(shù)保溫系統(tǒng)尤其是保溫服裝、睡袋或航空航天飛行器等來說是極不合適的。而且較厚的金屬鍍層明顯降低了保溫系統(tǒng)的透汽性，在極冷環(huán)境下會導(dǎo)致水汽在防寒服中凝結(jié)，從而使其隔熱能力大幅下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有隔熱材料保溫和透氣性能較差的問題，提供一種高性能的隔熱材料。