[发明专利]一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关

说明书

本发明公开了一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关，基于形状记忆合金与压电材料，可实现自动控温的目的。当高温器件温度升高时，位于均温板上的形状记忆合金弹簧感受温度变化，将温度信号转变为压电材料的形变量进行发电，通过多个压电材料串联，将产生的电量用于驱动压电陶瓷雾化片。压电陶瓷雾化片接与上层水箱的底部，通电后的，水滴通过雾化片，形成细小的喷雾，覆盖于高温器件表面，被高温器件加热，汽化，实现降温。解决了如何使这种高温器件在降温的同时，又能利用这部分废热的技术问题，本发明结构简单，不许外界提供额外的能量，可实施性强，具有结构紧凑、温度均匀性好等优良特点。

技术领域

本发明涉及一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关，属于智能材料及自适应热管理技术领域。

背景技术

能源是当今世界经济社会发展的重要物质基础，对经济繁荣、民生改善和国家安全至关重要。近年来以压电、形状记忆合金等智能材料为主的小型间接转换废热而发电的研究广泛开展起来。

压电材料由于其结构简单、成本低、能量密度高、能量转换效率高、结构相容性好等优点，被广泛应用于各种机械能的转换发电。目前，一些学者利用环境中存在的能量，如振动能、风能等，与压电材料结合将这些能量转化为电能。但是，压电材料对热能不敏感。形状记忆材料是一种能够感知温度变化调整其力学参数，从而恢复其原有形态的智能材料。镍钛形状记忆合金具有形状记忆特性好、相变驱动能力大、疲劳强度高等优点。它通常用来转换热能形成机械变形或振动，或广泛应用于驱动装置中产生驱动力。因此，将压电材料与形状记忆合金的优势结合进行发电，是一种理想的组合。

同时，电子器件等再工作过程中会产生大量的热量，如不及时排除，会对其正常工作产生较大影响，但常规冷却系统的质量往往较大，对于微小的电子器件而言，是不经济可行的。如何使这种高温器件在降温的同时，又能利用这部分废热使值得研究的。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中提到的如何使这种高温器件在降温的同时，又能利用这部分废热，以及传统喷雾冷却占用体积大、实用性受限的技术问题，提出一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关。

本发明提出一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关，包括多组压电材料、压电陶瓷雾化片、若干形状记忆合金弹簧、均温板、高温器件和泄压装置，所述均温板上放置有高温器件，每个形状记忆合金弹簧上端与压电材料连接，下端与均温板连接，所述压电陶瓷雾化片接与上层水箱的底部，且与水接触，所述压电陶瓷雾化片通过多组压电材料供给的电能驱动，所述压电陶瓷雾化片将水箱内的水雾化为小水滴，在高温器件表面汽化、吸热，实现高温器件的自适应热管理，汽化后的水蒸气，通过泄压装置排出系统。

优选地，所述形状记忆合金弹簧在常温下处于伸长状态，在高温器件散热量增加时，变为收缩状态，位于均温板上的形状记忆合金弹簧感受温度变化，将温度信号转变为压电材料的形变量进行发电。

优选地，所述高温器件在温度突增时，能够达到水的相变温度，水汽化吸热，使高温器件温度降低。

优选地，所述压电陶瓷雾化片通过多组压电材料串联产生的电能工作。

优选地，热开关壳体上侧设置有泄压装置。

本发明所述的基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关的有益效果为：

(1)本发明提出的一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关，形状记忆合金可以将高温器件的温度变化转换为形变量，而压电材料可以进一步将形变能转换为电能，进一步的，可以将产生的电能用于器件的降温中，如图1所示。与传统的热管理系统不同，本系统不需要外界提供电能，而是依靠智能材料产生电能，进行自适应降温。

(2)本发明提出的一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关，结构简单，无需外界提供额外的能量，可实施性强。