[发明专利]一种快速蓄热高强度相变储能复合结构件及其制备工艺

说明书

一种快速蓄热高强度相变储能复合结构件及其制备工艺涉及材料技术领域，具体涉及复合结构件。一种快速蓄热高强度相变储能复合结构件，由金属骨架、导热填隙材料、相变储能结构件和螺钉固定装置组成。金属骨架既起主要结构支撑作用，又可以快速吸收热源和环境的热量并均匀分散到金属骨架上，导热填隙材料可消除相变储能结构件和金属骨架的刚性接触，让金属骨架吸收的热量迅速传导到相变储能结构件上，相变储能结构件中的树脂和相变材料微胶囊密度较小，从而使本发明具有力学性能优异、蓄热能力强、蓄热快、质量轻和厚度小等优点。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及复合结构件。

背景技术

相变材料是一种通过固-液相变吸收或释放大量的相变潜热，同时保持温度不变或者温度变化不大的一种材料，被广泛应用于航空航天、电子通讯、太阳能等领域，具体可用在飞行器、基站、电源控制柜等地方。然而相变材料结构件蓄热慢且力学性能差，因此无法应用于热量具有波峰波谷效应，同时又需要承担较大力的地方。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速蓄热高强度相变储能复合结构件，解决以上至少一个技术问题。

本发明的目的还在于提供一种快速蓄热高强度相变储能复合结构件的制备工艺，解决以上至少一个技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种快速蓄热高强度相变储能复合结构件，其特征在于，包括以下部分：金属骨架、导热填隙材料、相变储能结构件和螺钉固定装置；

所述相变储能结构件的制备原料包括树脂、导热粉体和相变材料微胶囊；

所述金属骨架设有用于放置所述相变储能结构件的凹槽，所述相变储能结构件与所述金属骨架之间设有空隙，所述空隙中填充所述导热填隙材料，所述相变储能结构件通过所述螺钉固定装置固定在所述金属骨架上。

金属骨架可快速吸收热源或环境的热量并均匀分散到金属骨架上，并通过导热填隙材料将热量传导到相变储能结构件上，同时起主要结构支撑作用；导热填隙材料可消除相变储能结构件和金属骨架的刚性接触，使金属骨架吸收的热量快速传导到相变储能结构件上。

所述金属骨架由金属材料制成；

所述金属材料包括铝、铝合金、铜、铜合金、铁、铁合金、钛、钛合金、镁、镁合金中的一种或一种以上；

所述金属骨架的导热系数为5W/(m·K)～400W/(m·K)。

所述导热填隙材料为硅胶垫片、非硅导热垫片、凝胶、导热相变片、导热硅脂、液态金属、低熔点合金中的一种；

所述导热填隙材料的导热系数为3W/(m·K)～30W/(m·K)。

所述树脂为聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚氨酯、硅树脂中的一种。

所述导热粉体为铁粉、碳化硅、碳黑、铝粉、铜粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、氧化硅、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的一种或一种以上。

所述相变材料微胶囊为相变温度为-25℃～90℃的有机相变材料微胶囊。

所述相变储能结构件的相变潜热为20J/g～176J/g，导热系数为1.5W/(m·K)～10W/(m·K)。

相变材料微胶囊可吸收大量的相变潜热，增大热容；导热粉体可提高相变储能结构件的导热系数，提高蓄热速度；树脂和相变材料微胶囊密度小，可降低复合结构件的总体质量。

所述螺钉固定装置包括金属压片和螺钉，所述金属压片通过所述螺钉固定在所述金属骨架上，并通过所述螺钉把所述相变储能结构件压紧；