一种具有形状记忆特性的精细可控传热体及其制备方法和应用技术

一种具有形状记忆特性的精细可控传热体及其制备方法和应用，属于热传导技术领域，具体方案如下：所述精细可控传热体包括液态金属和可变形基体，可变形基体具有形状记忆的特性，液态金属复合在可变形基体的骨架表面并通过化学键键合在可变形基体上。本发明专利技术以具有形状记忆特性的环氧树脂修饰的聚氨酯海绵为热响应刺激的可变形基体，将低熔点液态金属复合在可变形基体骨架的表面，通过改变可变形基体的压缩率，调控可变形基体孔隙中液态金属的聚集状态，从而调节导热通路的连接状态。本发明专利技术精确控制海绵基体的形变以控制液态金属导热通路的状态，达到精细调控温度变化的要求，所制备的精细可控传热体具有红外信号伪造与红外隐身功能。外隐身功能。外隐身功能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有形状记忆特性的精细可控传热体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于热传导
，具体涉及一种具有形状记忆特性的精细可控传热体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]热管理是根据具体对象的要求，利用加热或冷却手段对其温度或温差进行调节和控制的过程。由于电子元件、可穿戴设备的日益发展普及，对传热的精细调控程度也有了更高的要求。可变形材料随着形变量的不同，可以改变材料的传热性能，可用于热管理应用方面，引起了研究人员的广泛关注。单一材质可变形材料在形变过程中传热能力变化小，无法达到大范围调控传热能力的效果，引入具有导热能力的液态金属(LM)可以提高材料调控传热的能力，但可变形材料需保持力的作用才能固定形状，限制了其精确可控传热能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一个目的是为了解决现有技术中无法精确调控传热的问题，提供了一种具有形状记忆特性的精细可控传热体。
[0004]本专利技术的第二个目的是提供一种具有形状记忆特性的精细可控传热体的制备方法。
[0005]本专利技术的第三个目的是提供一种具有形状记忆特性的精细可控传热体的应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0007]一种具有形状记忆特性的精细可控传热体，包括液态金属和可变形基体，所述可变形基体具有形状记忆的特性，所述可变性基体为多孔骨架结构，且孔之间相互连通，所述液态金属复合在可变形基体骨架的表面并通过化学键键合在可变形基体上。
[0008]进一步的，所述可变形基体为环氧树脂修饰的聚氨酯海绵。
[0009]进一步的，所述液态金属与可变形基体的质量比为0.1:1～1:1。
[0010]进一步的，所述环氧树脂的型号为E
‑
51，E
‑
44中的一种或多种的组合。
[0011]进一步的，所述液态金属是熔点为8℃、10.5℃、11.5℃、12℃、15.7℃、18℃、25℃、29.8℃或47℃的液态金属。
[0012]进一步的，所述液态金属通过硅烷偶联剂中的化学键与可变形基体连接，所述硅烷偶联剂为3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷、3
‑
巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种的组合。
[0013]一种所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤一、将聚氨酯海绵浸泡在混合均匀的环氧树脂与固化剂的混合物中，然后挤出多余的混合物后抽真空，在60～150℃下加热固化2～12h；
[0015]步骤二、重复步骤一1～3次，得到具有形状记忆特性的可变形基体；
[0016]步骤三、将液态金属分散在乙醇溶液中，加入硅烷偶联剂，得到硅烷偶联剂修饰的液态金属的乙醇分散液，将步骤二得到的具有形状记忆特性的可变形基体浸泡在硅烷偶联
剂修饰的液态金属的乙醇分散液中，取出后在40～60℃下干燥2～6h得到精细可控传热体。
[0017]进一步的，步骤一中，所述环氧树脂与固化剂的质量比为1:0.1～1:0.5，所述固化剂为正辛胺、十二胺、间苯二甲胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、二氨基二苯砜、异佛尔酮二胺中的一种或多种的组合；步骤三中，所述液态金属、乙醇与硅烷偶联剂的质量体积比为1g:10ml:10～40μL。
[0018]一种所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体的应用，具有形状记忆特性的精细可控传热体的导热系数可以伴随精细可控传热体的的压缩发生改变，通过精确控制精细可控传热体的压缩率，实现精细可控传热体导热系数的精细调控；同时，基于形状记忆特性，精细可控传热体可以可逆得到任意压缩率的临时形状，对应不同的液态金属导热通路连接状态，实现对传热能力的精细、可逆调控。
[0019]一种所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体的应用，当具有形状记忆特性的精细可控传热体处于未压缩形变状态时，精细可控传热体处于隔热状态，实现红外隐身；当压缩率逐步提高时，传热能力也逐步提高，实现红外隐身的解除；
[0020]或，控制精细可控传热体的局部形变，选择性的显示不同形状的热信号，实现伪造红外信号的功能；
[0021]或，基于形状记忆特性，对精细可控传热体重复赋形，显示不同的伪造红外信号或去除伪造信号。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术为了达到精细调控传热性能的目的，以具有形状记忆特性的环氧树脂修饰的聚氨酯海绵(EP/PU)为热响应刺激的可变形基体，将液态金属复合在可变形基体骨架的表面，基于可变形基体的形状记忆特性，可以精确控制可变形基体的形变以控制LM导热通路的状态，达到精细调控传热性能的要求。具有形状记忆特性的精细可控传热体的导热系数可以伴随精细可控传热体的压缩发生改变，通过精确控制精细可控传热体的压缩率，可以实现精细可控传热体导热系数的精细、可逆调控，调控精度可达0.05～0.1W/m
·
K。同时，良好的形状记忆特性赋予了该材料循环调控传热性能的能力，使用单一材料即可反复获得各种不同的导热系数。而且，由于该材料的精细调控传热性能的能力，其还具有红外信号伪造与红外隐身功能，在形变量低时具有隔热能力，达到红外隐身的效果，基于形状记忆特性，该红外隐身功能可通过压缩率来控制开关。也可使其局部形变，选择性显示出不同的热信号，达到伪造红外信号的效果。同时，基于形状记忆性能对同一材料重复赋形，可显示不同的伪造红外信号或去除伪造信号。
附图说明
[0024]图1为液态金属与可变形基体的质量比为1:1时，不同压缩状态与初始状态导热系数比值的变化曲线；
[0025]图2为针对具体实施方式二制备的精细可控传热体的热成像示意图，a为红外隐身热成像示意图；b为红外伪装热成像示意图；
[0026]图3为温度测试方法示意图；
[0027]图中，1、红外成像仪，2、精细可控传热体，3、加热台。
×
0.2cm～20
×
20
×
2cm范围内，可变形基体的厚度为h0，压缩后可变形基体的厚度为h，可变形基体的压缩率为h/h0×
100％，当可变形基体的压缩率为0％时，精细可控传热体处于隔热状态，随着压缩率的增加(由0％提高到80％)，精细可控传热体的传热速率增大。通过加热回复或者压缩改变可变形基体的厚度，可以改变精细可控传热体的传热状态，达到精细调控传热的目的。
[0048]与压缩率相对应，当液态金属占精细可控传热体的质量分数为50％时，对同一可控传热体，当其压缩率由0％提高到80％，精细可控传热体的导热系数由0.10W/(m
·
K)提高到0.51W/(m
·
K)，以80℃的温度加热同一精细可控传热体，压缩率由0％提高到80％，表面的平衡温度提高到55℃。
[0049]可变形基体压缩率为40％时，其导热系数为0.18W/(m
·
K)，将其放在80℃热台上加热，表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有形状记忆特性的精细可控传热体，其特征在于，包括液态金属和可变形基体，所述可变形基体具有形状记忆的特性，所述可变性基体为多孔骨架结构，且孔之间相互连通，所述液态金属复合在可变形基体骨架的表面并通过化学键键合在可变形基体上。2.根据权利要求1所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体，其特征在于：所述可变形基体为环氧树脂修饰的聚氨酯海绵。3.根据权利要求1所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体，其特征在于：所述液态金属与可变形基体的质量比为0.1:1～1:1。4.根据权利要求2所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体，其特征在于：所述环氧树脂的型号为E
‑
51，E
‑
44中的一种或多种的组合。5.根据权利要求1所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体，其特征在于：所述液态金属是熔点为8℃、10.5℃、11.5℃、12℃、15.7℃、18℃、25℃、29.8℃或47℃的液态金属。6.根据权利要求1所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体，其特征在于：所述液态金属通过硅烷偶联剂中的化学键与可变形基体连接，所述硅烷偶联剂为3
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巯丙基三乙氧基硅烷、3
‑
巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种的组合。7.一种权利要求1
‑
6任一权利要求所述的具有形状记忆特性的精细可控传热体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将聚氨酯海绵浸泡在混合均匀的环氧树脂与固化剂的混合物中，然后挤出多余的混合物后抽真空，在60～150℃下加热固化2～12h；步骤二、重复步骤一1～3次，得到具有形状记忆特性的可变形基体；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇艳，赵若曦，张东杰，成中军，谢志民，樊志敏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：