[发明专利]一种石墨烯相变储热装置

说明书

本发明公开了石墨烯相变储热装置，包括相变材料、石墨烯热传导骨架和封装壳体；所述相变材料和石墨烯热传导骨架设置在封装壳体内；所述石墨烯热传导骨架与相变材料层叠布置，一层石墨烯、一层相变材料。本设计的石墨烯相变储热装置根据高热流密度相变储热技术的需求，针对现有不足，引入新型高导热材料、优化设计相变储热结构及高热材料布置方式、与封装壳体连接形式，提供一种高效传热性能、低成本的相变储热装置，解决弹载相控阵雷达等高热流密度场合相变储热、散热问题。

技术领域

本发明涉及电子设备热控领域，尤其是航天电子设备热控、弹载雷达热控系统。

背景技术

相变储热装置主要应用于航天电子设备热控、弹载雷达热控系统，一般由相变材料、热传导骨架和封装壳体组成，工作中，相变材料在设定温度下相变，由固态变为液体，可吸收电子设备产生的热量，并具有较好的均温性，维持电子设备温度稳定。传导骨架用来改善相变装置的导热性能，使相变材料快速融化，降低储热装置自身温差。传导骨架的性能是影响相变储热装置性能的关键因素。

目前，相变储热装置传导骨架一般采用泡沫铝、泡沫铜、泡沫石墨等材料，泡沫铝的当量导热系数约2W/m·K，泡沫铜的当量导热系数约5W/m·K，泡沫石墨在竖直方向当量导热系数约100W/m·K，在水平方向当量导热系数约50W/m·K。基于泡沫铝、泡沫铜传导骨架的相变储热装置一般只适用于低热流密度(热流密度约0.5W/cm2)场合，如航天电子设备等

随着弹载相控阵雷达功率的增加，未来雷达热流密度可达几十、上百W/cm2，需采用基于泡沫石墨等高导热材料的相变热控装置才能满足散热需求。泡沫石墨成本居高不下(进口泡沫石墨每克价格约600元，国产价格约160元)，而且受工艺技术、设备等影响，国内泡沫石墨产能有限，性能较国外产品也有一定的差距。受到上述受外部条件限制，基于泡沫石墨的相变储热装置目前只处于研究阶段。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，根据高热流密度相变储热技术的需求，针对现有不足，引入新型高导热材料、优化设计相变储热结构及高热材料布置方式、与封装壳体连接形式，提供一种高效传热性能、低成本的相变储热装置，解决弹载相控阵雷达等高热流密度场合相变储热、散热问题。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种石墨烯相变储热装置，其特征在于，包括相变材料、石墨烯热传导骨架和封装壳体；所述相变材料和石墨烯热传导骨架设置在封装壳体内；所述石墨烯热传导骨架与相变材料层叠布置，一层石墨烯、一层相变材料。

进一步，根据上述设计方案所述石墨烯相变储热装置，其特征在于，所述石墨烯热传导骨架与封装壳体之间通过机械压接、胶接或焊接方式连接。

进一步，根据上述设计方案所述石墨烯相变储热装置，其特征在于，所述相变材料为石蜡或八水氢氧化钡。

进一步，根据上述设计方案所述石墨烯相变储热装置，其特征在于，所述封装壳体为铜、铝或高分子非金属材料。

进一步，根据上述设计方案所述石墨烯相变储热装置，其特征在于，所述石墨烯热传导骨架与相变材料的复合方式包括：设置工装，将石墨烯薄片间隔排列，然后放入融化的相变材料，相变材料填充到两层石墨烯的间隔中，降低温度，相变材料固化并与石墨烯贴合到一起；或者先放置一层石墨烯，然后刷涂一层相变材料，然后在相变材料上再放置一层石墨烯，再刷涂相变材料，重复上述工作，实现石墨烯热传导骨架与相变材料的复合。

进一步，根据上述设计方案所述石墨烯相变储热装置，其特征在于，所述相变储热装置封装形式包括：先在石墨烯热传导骨架中灌装相变材料，然后再将含相变材料的石墨烯热传导骨架装入壳体，进行封装；或者先将石墨烯热传导骨架装入封装壳体，进行封装，然后再灌装相变材料。