[發(fā)明專利]一種導(dǎo)熱隔熱性能可轉(zhuǎn)換的界面材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010440739.X
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111574968B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂鵬;季成龍;韋瑋;余柯涵
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;C09J7/20
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 張玉紅

本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱隔熱性能可轉(zhuǎn)換的界面材料，包括第一膠粘層、高彈性三維石墨烯和第二膠粘層，所述高彈性三維石墨烯層的底面和頂面分別與第一膠粘層和第二膠粘層連接，所述高彈性三維石墨烯層在壓縮狀態(tài)下熱導(dǎo)率為20~100 W/mK，所述高彈性三維石墨烯層在未壓縮狀態(tài)下熱導(dǎo)率為0.1~1 W/mK。通過高彈性三維石墨烯的壓縮和回復(fù)過程，控制高彈性三維石墨烯的熱傳導(dǎo)性能在高熱導(dǎo)性能和隔熱性能之間轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)導(dǎo)熱和隔熱性能的轉(zhuǎn)換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱管理系統(tǒng)中的導(dǎo)熱、隔熱界面材料領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)熱隔熱性能可轉(zhuǎn)換的界面材料。

背景技術(shù)

熱管理系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟及國防工業(yè)的各個領(lǐng)域，控制著系統(tǒng)中熱的傳導(dǎo)、分散、存儲、轉(zhuǎn)換等過程。先進的熱管理材料構(gòu)成了熱管理系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，針對不同的熱管理功能，熱管理材料需要具備或高導(dǎo)熱率、或高隔熱性能、或高儲熱性能、或高熱電轉(zhuǎn)化效率等特性。傳統(tǒng)的熱管理材料，通常僅具備其中一種熱管理特性。但是隨著能源革命的發(fā)展和熱管理技術(shù)的進步，往往需要一種熱管理材料兼?zhèn)涠喾N特性，其中熱界面材料在多個領(lǐng)域就需要具備導(dǎo)熱/隔熱性能可轉(zhuǎn)換的熱管理特性。例如在工業(yè)廢熱的回收存儲領(lǐng)域中，當工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生廢熱時，為了便于熱流從發(fā)熱系統(tǒng)高效地傳遞到儲熱系統(tǒng)中，二者界面間的材料應(yīng)具備高導(dǎo)熱性能；當廢熱停止產(chǎn)生時，界面材料的高導(dǎo)熱性能需要轉(zhuǎn)換為隔熱性能，以阻隔熱量從儲熱系統(tǒng)中流失。又如在太陽熱能吸收轉(zhuǎn)換領(lǐng)域中，在日照期熱能吸收系統(tǒng)與儲熱系統(tǒng)間的界面材料需要具有高導(dǎo)熱性能，而在非日照期則需要界面材料轉(zhuǎn)換為高隔熱性能。另外還包括在建筑領(lǐng)域的智能綠色恒溫技術(shù)、航空航天領(lǐng)域的外殼散熱保溫技術(shù)、紡織領(lǐng)域的人體熱管理技術(shù)等方面都需要界面材料具有導(dǎo)熱/隔熱性能可轉(zhuǎn)換的功能。

目前的熱界面材料，通常僅具有單一的熱管理功能。例如各種金屬材料、碳基材料等通常具有高導(dǎo)熱性能，可以在界面處高效地傳遞熱量，但這種熱傳導(dǎo)是并不是單向的，無法在儲熱保溫的時候轉(zhuǎn)變?yōu)楦魺嵝阅堋Ａ硗馊绺鞣N玻璃纖維、石棉、氣凝膠氈等材料，雖然具有優(yōu)異的隔熱性能，但是無法將熱流傳遞給儲熱部件。現(xiàn)有熱界面材料均無法實現(xiàn)導(dǎo)熱/隔熱性能轉(zhuǎn)換的功能，因此研發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)熱隔熱性能的界面材料就顯得尤為重要了。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種導(dǎo)熱隔熱性能可轉(zhuǎn)換的界面材料，通過高彈性三維石墨烯的壓縮和回復(fù)過程，控制高彈性三維石墨烯的熱傳導(dǎo)性能在高熱導(dǎo)性能和隔熱性能之間轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)導(dǎo)熱和隔熱性能的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱隔熱性能可轉(zhuǎn)換的界面材料，包括第一膠粘層、高彈性三維石墨烯和第二膠粘層，所述高彈性三維石墨烯層的底面和頂面分別與第一膠粘層和第二膠粘層連接，所述高彈性三維石墨烯層在壓縮狀態(tài)下熱導(dǎo)率為20~100 W/mK，所述高彈性三維石墨烯層在未壓縮狀態(tài)下熱導(dǎo)率為0.1~1 W/mK。

進一步改進在于：所述高彈性三維石墨烯層孔徑尺寸為0.1~100μm。

進一步改進在于：所述高彈性三維石墨烯層密度為0.1~5 mg/cm³。

進一步改進在于：所述高彈性三維石墨烯層具有高彈性，其可回復(fù)彈性形變?yōu)?5~95%，彈性回復(fù)率為90~99%。

進一步改進在于：所述高彈性三維石墨烯層經(jīng)過1000次壓縮/回復(fù)后，導(dǎo)熱性能和隔熱性能保持率為90~99%。

本發(fā)明的有益效果是：導(dǎo)熱隔熱性能可轉(zhuǎn)換界面材料應(yīng)用于工業(yè)廢熱吸收存儲領(lǐng)域中，當廢熱產(chǎn)生時，通過壓縮該界面材料可以在發(fā)熱界面和儲熱界面間成為高導(dǎo)熱材料，實現(xiàn)廢熱向儲熱系統(tǒng)的高效傳導(dǎo)；當廢熱停止產(chǎn)生時，通過回復(fù)高彈性三維石墨烯，可以在發(fā)熱界面和儲熱界面間成為隔熱材料，從而對儲熱部件形成隔熱保溫，阻止熱量的流失。另外該導(dǎo)熱隔熱性能可轉(zhuǎn)換界面材料還在建筑領(lǐng)域的智能綠色恒溫技術(shù)、航空航天領(lǐng)域的外殼散熱保溫技術(shù)、紡織領(lǐng)域的人體熱管理技術(shù)等方面具有優(yōu)異的因公效果，可以在多領(lǐng)域中實現(xiàn)導(dǎo)熱和隔熱的雙重熱管理功能。

附圖說明