空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法，包括如下步骤：S1：取碳纤维，通过多级氧化石墨烯微滴喷射机构在碳纤维表面附着形成氧化石墨烯层；S2:高温还原，在碳纤维表面形成石墨烯层；S3:碳纤维表面上喷射铝浆，形成铝层；S4:烧结，形成碳纤维/石墨烯/铝定向散热材料；S5:对冷却后的碳纤维进行编织形成定向散热芯体；S6:以定向散热芯体为基体，并以铝液浇筑成型缸体缸体；通过三级氧化石墨烯微滴喷射机构对碳纤维束进行多级定向石墨烯膜排列后，制得碳纤维/石墨烯/铝导热材料，并将其编织后形成三维定向导热芯体，与缸体一体成型后其导热系数能够提高5倍以上；大程度提升了空压机缸体的导热性能。提升了空压机缸体的导热性能。提升了空压机缸体的导热性能。

【技术实现步骤摘要】
空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于空压机
，特别是涉及空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]空压机也叫空气压缩机，它是一种用于压缩气体的设备，空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机(通常是电机)的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。空压机主要的压缩工作由机头完成，用于压缩空气的缸体组件通过电机的带动，从而实现对空气的压缩。而空压机机头在压缩空气的过程中，缸体组件会产生大量的热量；
[0003]为了解决缸体组件散热的问题，CN110878744B公开了一种空压机机头，其在机头上设置折流管，通过折流管对气流的流向进行导向，使得散热风扇吹气形成的气流导向至散热鳍片之间的空隙，提高散热性能；然而，这种结构存在的最大问题在于：在压缩空气的过程中，机头持续发热，使得进入机头中的空气瞬间受热，即由折流管导出的空气本身温度较高，由此，散热效果不明显，即使在折流管内增加冷却单元，长时间待机后，散热效果也会降低；另外CN107313923B公开的一种空压机，同样存在上述问题；
[0004]由此必须提高缸体自身的散热性能，现有的缸体大多为采用铝注成型，铝材的导热系数大约为210W/(m
·
K)，其散热性能无法匹配其温度上升的速率；目前人们正在积极寻找新的高性能导热材料，以石墨烯为代表，新型二维晶体材料因其单原子厚度的二维晶体结构和独特的物理特性成为近年来的研究焦点。就石墨烯而言，具有突出的导热性能(5000W/(m
·
K))以及超常的比表面积(2630m2/g)，可以应用在固体表面的等一些良好的工艺性能，是理想的散热材料。但是谈及到石墨烯的散热应用问题，其制备方法与应用技巧的研究正处于一个快速发展阶段，如何充分合理的利用石墨烯的高导热性能，成功将其应用到散热领域中来，仍是一个亟待解决的技术难题。现有技术中，石墨烯散热材料大多为石墨烯散热薄膜，由于石墨烯为二维结构，散热方式仅仅能够将物件表面散发的热量以水平方式扩散至周围材料，在一定程度上减弱了材料的散热效果；另外，由于石墨烯具有极大的比表面积，因此容易发生团聚，制备时，若石墨烯成团，则会极大程度降低材料的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法及应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0007]空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1：取碳纤维，通过多级氧化石墨烯微滴喷射机构在碳纤维表面附着形成氧化石墨烯层；
[0009]S2:对碳纤维表面的氧化石墨烯层进行高温还原，在碳纤维表面形成石墨烯层；
[0010]S3:通过铝浆喷射装置在步骤S2制得碳纤维表面上喷射铝浆，形成铝层；
[0011]S4:将步骤S3中制得的碳纤维进行烧结，使得外层铝层在烧结后交联成型，形成碳纤维/石墨烯/铝定向散热材料；
[0012]S5:对冷却后的碳纤维进行编织形成定向散热芯体；
[0013]S6:以定向散热芯体为基体，并以铝液浇筑成型缸体缸体。
[0014]优选的，多级氧化石墨烯微滴喷射机构包括反应腔，碳纤维穿过所述反应腔，反应腔的相对两侧上设置有依次排列的多级氧化石墨烯微滴发射单元，氧化石墨烯微滴发射单元包括设置于反应腔上的微滴成型模块，各微滴成型模块连接独立的微滴成型控制单元，微滴成型控制单元包括高压气源进气装置以及间歇性微滴进液装置；微滴成型模块內设置有若干规则排列的液滴成型腔，液滴成型腔上下贯通，其上部连接有高压气流进入口，高压气流进入口连接高压气源进气装置，下部设置有出液口，出液口与反应腔贯通，所述液滴成型腔还连接有微滴进入口，微滴进入口连接间歇性微滴进液装置。
[0015]优选的，包括三级氧化石墨烯微滴发射单元，分别为一级氧化石墨烯微滴发射单元、二级石墨烯微滴发射单元以及三级石墨烯微滴发射单元，一级氧化石墨烯微滴发射单元、二级氧化石墨烯微滴发射单元以及三级氧化石墨烯微滴发射单元呈直线排列设置在反应腔外壁上，在反应腔内对应一级氧化石墨烯发射单元、二级氧化石墨烯发射单元以及三级氧化石墨烯发射单元形成第一氧化石墨烯膜层成型腔、第二氧化石墨烯膜层成型腔以及第三氧化石墨烯膜层成型腔。
[0016]优选的，步骤1中，在碳纤维表面形成氧化石墨烯层的方法包括如下步骤：
[0017]S11:配置氧化石墨烯溶液，并采用超声波震荡装置对氧化石墨烯持续震荡
[0018]形成氧化石墨烯分散液；
[0019]S12:一级氧化石墨烯微滴发射单元中通过间歇性进液机构将氧化石墨烯分散液输入至液滴成型腔中；同时碳纤维输送至反应腔的第一氧化石墨烯膜层成型腔中；
[0020]S13:液滴成型腔将氧化石墨烯分散液形成均匀微液滴；
[0021]S14:高压气流将微液滴由出液口喷出；
[0022]S15:相对两侧的发出微液滴在碳纤维处发生撞击后，氧化石墨烯附着在碳纤维上形成第一氧化石墨烯层；
[0023]S16:碳纤维继续输送至第二氧化石墨烯膜层成型腔；
[0024]S17:当第一氧化石墨烯膜层顶端距离第二氧化石墨烯膜层成型腔顶面距离为S1时，一级氧化石墨烯微滴发射单元以及二级氧化石墨烯微滴发射单元同时喷射氧化石墨烯微液滴，对第一氧化石墨烯层进行叠加同时在第一氧化石墨烯层下方形成第二氧化石墨烯层；
[0025]S18:碳纤维继续输送至第三氧化石墨烯膜层成型腔，当第一氧化石墨烯层顶端距离第三氧化石墨烯膜层成型腔顶面距离为S2时，一级氧化石墨烯微滴发射单元、二级氧化石墨烯微滴发射单元以及三级石墨烯微滴发射单元同时喷射氧化石墨烯微液滴，对第一氧化石墨烯层、第二氧化石墨烯层进行叠加同时在第二氧化石墨烯层下方形成第三氧化石墨烯层；
[0026]S19:第一氧化石墨烯层对应的碳纤维输出反应腔，第二氧化石墨烯层对应的碳纤维段在第三氧化石墨烯膜层成型腔内进行第三次叠加，如此持续完成碳纤维在各区域的三
次氧化石墨烯膜层的叠加。
[0027]本专利技术将氧化石墨烯溶液以微液滴的形式分离后对碳纤维进行附着，一方面控制了氧化石墨烯溶液在附着前的团聚，另一方面同时防止了氧化石墨烯颗粒在碳纤维表面的团聚。使得碳纤维表面形成单层或少层氧化石墨烯膜层。
[0028]优选的，碳纤维的直径为2mm。
[0029]优选的，定向散热芯体包括由碳纤维/石墨烯/铝定向散热材料编织形成的若干相互套接的中空柱形格网，形成向外扩散的平面环形散热网道以及纵向散热网道，各所述格网之间通过碳纤维/石墨烯/铝定向散热材料径向连接，形成径向散热网道。
[0030]优选的，各中空柱状网格与径向设置的碳纤维/石墨烯/铝散热材料之间形成填充空腔，所述填充空腔内浇筑有铝液，固化后形成所述缸体。
[0031]本专利技术，在缸体内形成依据缸体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：取碳纤维，通过多级氧化石墨烯微滴喷射机构在碳纤维表面附着形成氧化石墨烯层；S2:对碳纤维表面的氧化石墨烯层进行高温还原，在碳纤维表面形成石墨烯层；S3:通过铝浆喷射装置在步骤S2制得碳纤维表面上喷射铝浆，形成铝层；S4:将步骤S3中制得的碳纤维进行烧结，使得外层铝层在烧结后交联成型，形成碳纤维/石墨烯/铝定向散热材料；S5:对冷却后的碳纤维进行编织形成定向散热芯体；S6:以定向散热芯体为基体，并以铝液浇筑成型缸体缸体。2.根据权利要求1所述的空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法，其特征在于：多级氧化石墨烯微滴喷射机构包括反应腔，碳纤维穿过所述反应腔，反应腔的相对两侧上设置有依次排列的多级氧化石墨烯微滴发射单元，氧化石墨烯微滴发射单元包括设置于反应腔上的微滴成型模块，各微滴成型模块连接独立的微滴成型控制单元，微滴成型控制单元包括高压气源进气装置以及间歇性微滴进液装置；微滴成型模块內设置有若干规则排列的液滴成型腔，液滴成型腔上下贯通，其上部连接有高压气流进入口，高压气流进入口连接高压气源进气装置，下部设置有出液口，出液口与反应腔贯通，所述液滴成型腔还连接有微滴进入口，微滴进入口连接间歇性微滴进液装置。3.根据权利要求1所述的空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法，其特征在于：包括三级氧化石墨烯微滴发射单元，分别为一级氧化石墨烯微滴发射单元、二级石墨烯微滴发射单元以及三级石墨烯微滴发射单元，一级氧化石墨烯微滴发射单元、二级氧化石墨烯微滴发射单元以及三级氧化石墨烯微滴发射单元呈直线排列设置在反应腔外壁上，在反应腔内对应一级氧化石墨烯发射单元、二级氧化石墨烯发射单元以及三级氧化石墨烯发射单元形成第一氧化石墨烯膜层成型腔、第二氧化石墨烯膜层成型腔以及第三氧化石墨烯膜层成型腔。4.根据权利要求1所述的空压机缸体用定向石墨烯散热材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，在碳纤维表面形成氧化石墨烯层的方法包括如下步骤：S11:配置氧化石墨烯溶液，并采用超声波震荡装置对氧化石墨烯持续震荡形成氧化石墨烯分散液；S12:一级氧化石墨烯微滴发射单元中通过间歇性进液机构将氧化石墨烯分散液输入至液滴成型腔中；同时碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华斌，金雅婧，阚云鹤，
申请(专利权)人：金华精研机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：