[发明专利]绝热悬挂

权利要求书

1.本发明《绝热悬挂》公开了一种基于“结构绝热”原理的“超级绝热”技术，它通过对绝热材料、热学结构、力学结构、应用功能的协同设计以构建具有充分机械强度的“超级绝热结构”。

2.基于“绝热悬挂”的“超级绝热结构”的特征要素包括：(一)“超级绝热材料”(二氧化硅气凝胶或三氧化二铝气凝胶等)；(二)“绝热悬挂线”(芳纶或最纶纤维、二氧化硅悬梁、金属弹簧等)；(三)“绝热悬挂结构”(正四棱锥悬挂、立方悬挂、面心立方悬挂、费马-托里拆利悬挂、斯坦纳悬挂等；(四)“绝热悬挂支架”(表面氧化覆层的金属壳体、聚合物工程塑料)；(五)“热短路结构(均热薄膜)”(高导热石墨颗粒膜或铜箔、银箔所构成的均热薄膜)。

3.基于“绝热悬挂”的“超级绝热结构”具有经过设计的机械强度和绝热参数，该结构通过使用典型的悬挂／支撑／固定结构，把绝热、悬挂和支撑三个要素功能分别由不同的材料及其结构模块来实现：其一，用“超级绝热材料”来实现“超级绝热”功能；其二，需要被绝热的模块被“绝热悬挂线”按“优化路径”悬挂于“刚性支撑框架”上；其三，用刚性材料与结构来实现系统模块的支撑与固定；其四，用“热短路结构”中的“均热薄膜”屏蔽被悬挂物体的微结构差异所导致的悬挂点及其邻域的非均衡热场分布，并且也均衡了悬挂线不等长所造成的热交换当量的差异。

4.基于“绝热悬挂”的“超级绝热结构”旨在实现对“被绝热悬挂的目标物本身及其工作状态”的一种适于应对“周边环境或系统”的“超正常低温或高温”的有效的“绝热维持与保护”；该“绝热维持与保护”的有效性内涵是指通过应用“绝热悬挂”而使得目标物可以安全地在“预设的、需要的或所能接受的时限内”持续并正常地静置或工作于具有“超正常温度”的周边环境或系统中。

*注：就人类活动所使用的物品而言，我们对“超正常温度”有如下基于实用层面的约定：其一，以人居地表环境的常规温度为参照，我们约定-50℃以下的环境温度为超正常低温，大于+50℃以上的环境温度为超正常高温；其二，以大气层外空间及宇宙深空的环境温度为参照，我们定义-200℃至-270℃以下的环境温度为超正常低温；其三，约定金属铝熔点+660.37℃至金属铁熔点+1538℃为人居地表环境的超正常高温。

5.“绝热悬挂”所指称的“超级绝热材料”及其赖以所实现的“超级绝热”有明确定义：“绝热悬挂”所用的“超级绝热材料”是指在人居地表环境里呈现为固态的具有超高多孔度的多孔结构材料，该多孔结构材料的热导率随多孔度的增加而降低，当多孔度大到一定阈值时(该阈值通常约为90％)，该多孔结构材料的热导率因低于同温度下的空气热导率而具备了“超级绝热”的能力；也就是说，本发明所指称的“超级绝热”的主要物理指标之一是在1标准大气压下环境温度27℃时所用绝热材料的热导率低于同环境条件下的空气的热导率；进一步更加要求在其所工作的温区内，其热导率均低于同环境温度下空气的热导率。

6.所有在人居地表环境里呈现为固态的物质都可以构成多孔结构材料，具体来说，构成多孔结构材料的材质可以是(一)固态无机物的单质、合金、化合物、混合物；(二)固态有机物的聚合物(合成纤维或多孔工程塑料等)、混合物、复合物(无机物与有机物的复合)；(三)上述这些材料的混合／化合／复合物；(四)以及所有上述材料所对应的人工微结构材料；当多孔结构材料的多孔度大到一定阈值后(通常大致为75％及以上)我们往往称这样高多孔度的多孔结构材料为“气凝胶”。

7.“超级绝热气凝胶”都是具有超高多孔度的，但具有超高多孔度的气凝胶并不一定能“超级绝热”。多数不易被氧化的金属或合金气凝胶不但不能超级绝热，而且其导热性能还相当良好;在一些场合，这类金属可以用作“均热薄膜”。

*注：例如“金Au气凝胶”的导热性能就比较好，而且当“金气凝胶”满足“多孔度尽可能地高且不至于太高而致其内部结构网络的全域实体连通通道断裂”的条件时，其等效热导率达到极大值，其对应的多孔度阈值大致为75％左右)。