[发明专利]含有热源和散热器的制品

说明书

技术领域

本发明针对含有热源和将热传导远离该热源的散热器的制品。

背景技术

已知的是，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)当被超拉伸时在拉伸的方向上可具有高的热导率和相关的特性、热扩散率。Chen等人，US 9,109,846，披露了这种特性可被开发用于传导来自电加热的装置如电路的热量，以通过减少它们的运行温度改进它们的服务和可靠性。他们还披露了通过以下方式产生了它们的膜：将该聚合物溶解于溶剂中、产生凝胶、并且将该凝胶拉伸至高的拉伸比(在此被称为‘超拉伸’)、并且然后去除该溶剂。此类凝胶纺成的UHMWPE细丝具有高的热导率，并且Yamanaka等人，J.Appl.Polymer Science[应用聚合物科学杂志]，第101卷，第2619-2626页(2006)把高热导率归因于长的延伸的聚合物链。相应地，含有长的延伸的链的UHMWPE的拉伸的膜或片材在拉伸的方向上具有高的传导性。

进一步已知的是，凝胶纺成的细丝具有高的结晶度以及典型地在聚乙烯的理论密度(1.00g/cm³)的95％内的密度。例如，此类纤维的制造商陈述了此类纤维的密度是0.97-0.98g/cm³。此密度总体上被认为是凝胶纺成的纤维固有的，并且反映了当分子延伸、对齐并且坍塌成凝聚结构(因为溶剂被去除)时发生的高结晶度。Yamanaka等人教导了凝胶纺成的超拉伸的UHMWPE的此类细长体的热导率与它们的密度成比例，并且因此隐含地教导了高密度对于高热导率是所希望的。

Chen等人还披露了作为热传导材料的定向UHMWPE的凝胶纺成的细长片材的值是在拉伸方向上的热导率与和拉伸方向垂直的(即，与该片材的平面垂直的)热导率的比率。对于商业凝胶纺成的UHMWPE，在拉伸方向上的热导率k_||是20W/mK，并且横向于拉伸方向的(与该片材的平面垂直的)热导率k_⊥是0.2W/mK并且比率k_||/k_⊥＝100。为了增加这个比率，应该更多拉伸凝胶状态的聚合物。然而，这是商业上禁止的。越来越多拉伸聚合物以增加热导率的比率增加了需要拉伸该聚合物的设备的费用和复杂性，增加显著成本。

因此，需要不同的途径来增加定向UHMWPE的热导率的比率。

发明内容

本发明提供了一种制品，该制品包括：

a)热源；以及

b)直接与该热源接触的散热器，该散热器包括具有一个或多个在不存在溶剂下拉伸的UHMWPE片材的芯，每个UHMWPE片材具有小于0.90g/cm³的密度ρ、至少30W/mK的在拉伸方向上的热导率k_||、小于0.20W/mK的与该片材的平面垂直的热导率k_|、以及大于200的k_||/k_|的比率。

在一个实施例中，密度ρ小于0.85g/cm³。

在另一个实施例中，k_⊥小于0.15W/mK。

在还另一个实施例中，k_||是至少40W/mK。

在实施例中，k_||/k_⊥的比率大于250。

在一类实施例，该热源是电池并且该散热器将热量传导远离该电池以维持可操作的电池温度。

在另一类实施例中，该热源是聚合物电阻膜或电路并且该散热器将热量传导远离该热源至电池以将该电池加热至最佳电池操作温度。

发明的详细说明

本发明涉及含有热源和将热传导远离该热源的散热器的制品。在一个实施例中，该散热器传导来自该热源的热量以便冷却该热源，例如电池。在另一个实施例中，该散热器传导来自该热源的热量以便加热该制品的另一个部件，例如加热电池。在还另一个实施例中，该制品含有多个产热源以及在它们之间传导热量的散热器。