一种波热转化结构制造技术

本发明专利技术提供一种波热转化结构，其由多个纤维状结构交错、勾牵而形成的疏松组织，该疏松组织保留了纤维状结构的枝状结构，并且所述纤维状结构之间形成微隙。所述波热转化结构还可包括一热传导层，所述热传导层的热传导系数为10W/m·K～3000W/m·K。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及波热转化和热波转化
，尤其涉及一种可实现高的波热双向转化效率的波热转化结构。
技术介绍
根据热物理学定理，一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射。当热辐射投射于物体表面上时，会发生吸收、反射和穿透这三种现象。热能热辐射率越大，表面该材料辐射出的能量占吸收能量的比重就愈大。相对于热传导、热对流而言，热辐射具有不需要接触、不需要介质的优点。现有的热辐射源一般采用金属材料，常温下的热波转化效率只有20％-30％，存在效率偏低的问题。并且难以直接将金属材料作为热辐射吸热材料而实现波热转化。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可实现高的波热双向转化效率的波热转化结构，以解决现有技术中的问题。本专利技术提供一种波热转化结构，其由多个纤维状结构交错、勾牵而形成的疏松组织，该疏松组织保留了纤维状结构的枝状结构，并且所述纤维状结构之间形成微隙。优选的，多个纤维状结构排列堆砌。优选的，所述纤维状结构为碳纳米管、膨胀石墨、或者膨胀石墨与碳纳米管的混合物。优选的，所述碳纳米管的直径为1纳米～50纳米。优选的，所述纤维状结构为金属微纤维、氮化硼纤维或碳族元素的纤维材料。优选的，所述金属微纤维的截面尺寸为10纳米～100纳米。优选的，所述波热转化结构还包括一热传导层，所述热传导层的热传导系数为10W/m·K～3000W/m·K。优选的，所述热传导层的材料为碳基材料或金属。优选的，所述热传导层的密度为0.01g/cm3～1.5g/cm3，所述热传导层的厚度为0.1mm～10mm。优选的，所述热传导层的密度为0.4g/cm3～1.2g/cm3，所述热传导层的厚度为0.1mm～5mm。优选的，所述波热转化层的厚度为2微米～10毫米。相较于现有技术，本专利技术所述波热转化结构由多个纤维状结构交错、勾牵而形成的疏松组织，该疏松组织保留了纤维状结构的枝状结构，并且所述纤维状结构之间形成微隙，该纤维状结构的枝状结构可作为天线，有助于实现热辐射效果；该微隙用于实现黑洞效应，即热量与红外线的双向转化。所述波热转化结构还包括热传导层，所述热传导层的热传导系数为10W/m·K～3000W/m·K，因而所述热传导层的传热效果较好，可很快的将热量传递至纤维状结构。所述波热转化结构具有很高的热辐射率，热波转化效率高。外部环境为室温时，所述波热转化结构的热波转化效率可达80％及以上，具体的，在外部环境与所述波热转化结构自身的温差为3摄氏度的环境下波热双向转换效率可达60％以上，当温差越大，其波热双向转换效率越高。附图说明图1为本专利技术所述波热转化结构的结构示意图(其中1表示热传导层，2表示纤维状结构，3表示微隙)。图2为本专利技术某一实施例中膨胀石墨的照片。图3为图2所述膨胀石墨的显微镜照片。图4为本专利技术某一实施例中将石墨经二次膨胀得到的层数为50～250层的多层石墨烯结构的照片。图5为本专利技术所述波热转化结构应用于天花板之后室内的温度分布图。具体实施方式下面将对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种波热转化结构。如图1所示，所述波热转化结构由多个纤维状结构2交错、勾牵而形成的疏松组织，该疏松组织保留了纤维状结构2的枝状结构，并且所述纤维状结构2之间形成微隙3。该多个纤维状结构排列堆砌。所述波热转化结构用于实现波热的双向转化。所述微隙3的尺寸为5纳米～100纳米。优选的，所述微隙3的尺寸为10纳米～50纳米。所述纤维状结构2的截面的尺寸为1纳米～100纳米。优选的，所述纤维状结构2的截面的尺寸为1纳米～50纳米。更优选的，所述纤维状结构2的截面的尺寸为5纳米～50纳米。所述波热转化结构的厚度为2微米～10毫米。优选的，所述波热转化结构的厚度为2微米～5毫米。所述纤维状结构2的材料可为金属微纤维、氮化硼纤维或碳族元素的纤维材料。进一步的，所述纤维状结构2的材料也可为碳纳米管、膨胀石墨、或者膨胀石墨与碳纳米管的混合物。所述纤维状结构2的作用主要为实现波与热的双向转换，其次也作为导热通道，而实现将热量快速传导。在某一实施例中，所述金属微纤维制备方法可为在金属的表面采用刻蚀等手段形成。在某一实施例中，所述纤维状结构2的材料可为碳基材料，比如膨胀石墨、碳纳米管或者膨胀石墨与碳纳米管的混合物。当所述纤维状结构2的材料为膨胀石墨时，由于膨胀石墨自身的蠕虫状结构(请参阅图2及图3)，可在其表面形成多个微隙以及纤维状结构，这些微隙有利于形成黑洞效应，吸收热辐射；该纤维状结构也有助于本体热辐射。当所述纤维状结构2的材料包括碳纳米管时，碳纳米管可为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。由于碳纳米管自身内部的孔洞结构可具有黑洞效果，并且所述碳纳米管之间形成的微隙也可具有良好的黑洞效果，从而可最大化实现波与热的双向转化。所述波热转化结构还可包括一热传导层1。所述多个纤维状结构设置于所述热传导层1的表面。所述热传导层1用于传导热量。所述热传导层1的热传导系数为10W/m·K～3000W/m·K，优选为，
10W/m·K～1000W/m·K，更优选的，为10W/m·K～300W/m·K。所述热传导层1的材料可为碳基材料或金属。所述碳基材料可为膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。更具体的，所述碳基材料可为膨胀石墨、类石墨烯颗粒、碳纳米管的复合材料。所述膨胀石墨为层数为50～103的多层石墨烯结构。所述膨胀石墨的制备方法为将石墨经过一次膨胀处理而得到。所述类石墨烯颗粒是指先将石墨经二次膨胀处理得到的层数为50～250层的多层石墨烯结构，再粉碎而成的粉末状颗粒。请参阅图4，为将石墨经二次膨胀得到的层数为50～250层的多层石墨烯结构。所述类石墨烯颗粒的堆积密度为0.15g/cm3～0.3g/cm3，优选为0.2g/cm3～0.25g/cm3。所述类石墨烯颗粒的表观粒度为50目～300目，优选的，为150目～200目。当所述热传导层1的材料包括碳纳米管时，所述碳纳米管可为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。此时为区分所述热传导层1中的碳纳米管与所述纤维状结构中的碳纳米管，而将所述热传导层1中的碳纳米管命名为第一碳纳米管，将所述纤维状结构2中的碳纳米管命名为第二碳纳米管。所述热传导层1也可为膨胀石墨、类石墨烯颗粒、第一碳纳米管的物理混合后直接压制而形成，也可先将膨胀石墨与类石墨烯颗粒混合后进行压制，再铺上第一碳纳米管并压制而得到。类石墨烯颗粒以及第一碳纳米管均匀分布于所述膨胀石墨中，其二者的作用在于进一步提高所述膨胀石墨的导热性能，这是由于仅采用膨胀石墨时，膨胀石墨的多层石墨烯结构导致仅在平行于其表面的方向上具有优异的导热性能，通过加入类石墨烯颗粒以及第一碳纳米管，可在层与层之间建立导热通道，形成三维的导热网络，从而使得到的复合材料在各个方向均具有优异的导热性能。当所述热传导层1为膨胀石墨、类石墨烯颗粒、第一碳纳米管的复合材料，此时，所述膨胀石墨占所述热传导层1的质量百分比为大于等于70％且小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波热转化结构，其特征在于，其由多个纤维状结构交错、勾牵而形成的疏松组织，该疏松组织保留了纤维状结构的枝状结构，并且所述纤维状结构之间形成微隙。

【技术特征摘要】
2015.05.08 CN 20151023003101.一种波热转化结构，其特征在于，其由多个纤维状结构交错、勾牵而形成的疏松组织，该疏松组织保留了纤维状结构的枝状结构，并且所述纤维状结构之间形成微隙。2.一种如权利要求1所述的波热转化结构，其特征在于，多个纤维状结构排列堆砌。3.一种如权利要求1所述的波热转化结构，其特征在于，所述纤维状结构为碳纳米管、膨胀石墨、或者膨胀石墨与碳纳米管的混合物。4.一种如权利要求3所述的波热转化结构，其特征在于，所述碳纳米管的直径为1纳米～50纳米。5.一种如权利要求1所述的波热转化结构，其特征在于，所述纤维状结构为金属微纤维、氮化硼纤维或碳族元素的纤维材料。6.一种如权利要求5所述的波热转化结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁奕琳，
申请(专利权)人：宁波信远工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33