[发明专利]自适应改变相变材料传热界面的方法

说明书

本发明公开的自适应改变相变材料传热界面的方法，旨在提供一种相变速率高、传热热阻小的的方法。本发明通过下述技术方案予以实现：用柔性导热纳米复合材料将石蜡基复合相变材料包裹，形成尺度在数十微米到数百微米区间的相变颗粒；采用发泡工艺将上述相变颗粒制成多孔介质的石蜡基柔性多孔相变材料；将石蜡基柔性多孔相变材料进行封装，形成相变储能装置；对差压计加电，打开容积泵，热源热量通过流体工质进入相变储能装置，流体工质直接引入石蜡基柔性多孔相变材料内部，流体工质在相变颗粒缝隙之间流动，将热量携带到相变颗粒附近，快速地吸收源自热源的热量；相变储能装置的传热界面随传热的发生而自适应变化，且加速相变颗粒的相变过程。

技术领域

本发明是关于电子设备热控领域，适用于解决短时间工作的高热耗设备散热问题的自适应改变相变材料传热界面的方法。

背景技术

相变储能装置是热能转换为化学能后进行存储的一种装置。它通过热交换将热能存储于相变材料内，此时储能单元内封装的相变材料发生相变，使其在相变时吸收大量的潜热并保持温度恒定不变而在蓄能元件内将吸收的大量热量储存起来，实现蓄热过程。待需要时，利用相变材料，再把热能释放出来使用，使固体蓄热体与外界环境达到热平衡。相变材料的微封装具有许多优点，如增加传热面积、减小相变材料同外部环境的反应及减小相变时带来的体积变化。虽然相变材料本身具有储热密度大,且储能过程近似恒温等优点,但这类材料的热传导率却很低,在一定程度上限制了它的应用。理论上,任何材料都能作为相变储能材料,但实际上相变储能材料一般要满足下面一些条件:①相变温度和使用目标相匹配;②相变潜热大;③价廉易得;④化学稳定性好;⑤和存储容器的相容性好;⑥热稳定性好;⑦具有良好的传热及流动性能;⑧具有较低的蒸汽压。另外,储能材料还应具有无毒、无味、相变时体积变化小、无过冷或过冷度小、无相分凝现象、不易燃等性质。

目前，某些短时工作的电子设备具有了越来越高的发热量，在数分钟之内可持续地产生数千瓦热耗，在短时间内关键器件温度迅速上升，导致设备工作不稳定甚至存在烧毁的风险。为了解决这一问题，目前常用的方案是在设备上安装相变储能装置。具体方法是：器件的热量传导至相变储能装置，使封装在装置中的相变材料发生相变、同时完成吸热，这样就可以使得热设备热沉（即相变装置）的温度不超过材料的相变点。但是，由于相变材料的导热系数通常很低，邻近传热面的相变材料温度达到相变点时，远离传热面的相变材料温度与相变点还有较大温差，导致其无法发生相变，也就无法完成吸热的过程。当前，通常相变装置的相变率较低，相变材料未被充分利用，亟需引入新的方法来提高相变材料的利用率，这样才可以在有限的工程条件下尽可能地控制发热设备的温度。