[实用新型]一种传热速率可控的用于对溶液进行双向冷冻铸造的装置

说明书

本实用新型公开了一种传热速率可控的用于对溶液进行双向冷冻铸造的装置，涉及溶液冷冻装置技术领域，包括冷冻组件，所述冷冻组件包括导热板以及用于装填冷冻溶液的冷冻槽，所述冷冻槽设置在所述导热板上；用于储存冷源的密封罐，所述导热板的一脚置入到所述密封罐中，以进行冷冻铸造；以及水槽罐，所述导热板的另一脚置入到所述水槽罐中，以进行冷冻铸造，从而实现双向冷冻铸造，所述水槽罐设置有发热单元，所述发热单元包括发热管以及与所述发热管电连接的控温系统，所述控温系统用于控制所述发热管的发热功率，以调节所述水槽罐的水温，从而调节所述导热板的两脚温差。本实用新型能控制传热速率，实现双向冷冻铸造。

技术领域

本实用新型涉及溶液冷冻装置技术领域，特别涉及一种传热速率可控的用于对溶液进行双向冷冻铸造的装置。

背景技术

气凝胶作为一种气体分散在固体三维网络形成的凝胶材料，具有低密度、高孔隙率、高比表面积、化学稳定、可压缩、耐热和导电等特点。当前，气凝胶材料在应变传感器、阻燃防火、污水处理、超级电容器、电磁屏蔽等领域有广泛的应用前景。然而，目前商用的二氧化硅气凝胶常采用溶胶凝胶法和超临界干燥两步法来制备。这种方法制备的气凝胶回弹性小、质脆，已经无法满足高端领域的应用需求。近年来，随着石墨烯气凝胶、纳米纤维素气凝胶、MXene气凝胶、聚酰亚胺气凝胶以及各类杂化气凝胶的出现，常温干燥法以及冷冻干燥法的不断改进和突破，气凝胶的三维网络具有更为丰富的多孔结构和更加优异的力学性能。

在气凝胶材料的各种制备方法中，冷冻干燥法是最具有应用前景的制备方法之一。冷冻干燥法是指通过直接冻结反应物的前体溶液形成湿凝胶，并通过干燥去除其中的水形成气凝胶的过程，其包括冷冻铸造和低温真空干燥两步。而控制气凝胶微结构和力学性能的关键在于冷冻铸造的过程。冷冻铸造可分为单向冷冻铸造、双向冷冻铸造和轴向冻结铸造。冷冻铸造指冷源从某一个方向对溶液进行冰冻，从而形成该方向的冰晶生长，以此挤压溶质形成凝胶骨架结构的过程。因而仅需控制溶液的冷冻方式即可得到具有不同多孔结构的材料。双向冷冻铸造是指冷源从两个垂直的不同方向对溶液进行冷冻铸造。其关键在于设置两个不同方向的温度差。例如以冷源为原点，分别在x轴方向和y轴的末端方向设置热源，形成两个不同的传热方向。两个传热方向组合形成传热面，最终实现溶液的层层冷冻铸造。

目前，未见关于传热速率可控的用于对溶液进行双向冷冻铸造的装置。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型实施例提供一种传热速率可控的用于对溶液进行双向冷冻铸造的装置，能控制传热速率，实现双向冷冻铸造。

根据本实用新型实施例的传热速率可控的用于对溶液进行双向冷冻铸造的装置，包括冷冻组件，所述冷冻组件包括导热板以及用于装填冷冻溶液的冷冻槽，所述冷冻槽设置在所述导热板上；用于储存冷源的密封罐，所述导热板的一脚置入到所述密封罐中，以进行冷冻铸造；以及水槽罐，所述导热板的另一脚置入到所述水槽罐中，以进行冷冻铸造，从而实现双向冷冻铸造，所述水槽罐设置有发热单元，所述发热单元包括发热管以及与所述发热管电连接的控温系统，所述控温系统用于控制所述发热管的发热功率，以调节所述水槽罐的水温，从而调节所述导热板的两脚温差。

在可选或优选的实施例中，所述发热单元还包括设置在所述水槽罐内的温度传感器，所述温度传感器与所述控温系统电连接，以将测量的温度信号反馈给所述控温系统。

在可选或优选的实施例中，所述控温系统为PLC控温系统，所述控温系统、所述温度传感器以及所述发热管三者串联。

在可选或优选的实施例中，所述导热板为桥型导热板，所述导热板为铜板构件或镀银铜板构件，所述导热板包括导热金属板以及位于导热金属板两端的两个插脚，所述导热金属板的厚度不少于5mm。

在可选或优选的实施例中，所述密封罐和所述水槽罐均设置有供所述插脚置入的插口，所述密封罐的插口设置有第一密封圈，以防止冷源从插口的缝隙泄漏。