[发明专利]一种自吸湿水凝胶、制备方法以及基于其的热管理方法

说明书

本发明公开一种自吸湿水凝胶、制备方法以及基于其的热管理方法，自吸湿水凝胶为耐盐水凝胶与一定浓度的吸湿盐溶液组成的可吸湿水凝胶。制备过程中首先制备耐盐水凝胶；然后将耐盐水凝胶加热烘干，之后将干燥后的水凝胶浸泡于高浓度吸湿性盐中，直至水凝胶完全溶胀后，取出即为自吸湿水凝胶。该自吸湿水凝胶在低温下能够吸收空气中的水分进行自动补水，在高温下水分蒸发能够带走大量热量，并能实现吸湿—散热的自动循环。本发明具有结构简单，散热能力优异的特点，能够模仿生物的发汗散热来智能地为各种需要散热的对象进行热管理。在无需外部动力的条件下可自动为发热体散热，并且具有无噪音、体积小、造价低，方便智能的特点。

技术领域

本发明属于散热领域，涉及一种散热技术，尤其涉及一种自吸湿水凝胶、制备方法以及基于其的热管理方法。

背景技术

几乎所有的电子发光、计算和能量转换器件在使用时，大部分的能量转换为热能，热量不能及时耗散就会使得器件温度升高。高温将影响器件的性能，比如影响二极管的使用寿命，降低芯片的稳定性和可靠性，降低太阳能电池的能量转换效率等等。并且，在摩尔定律和集成电路工业的推动下，电子设备往集成化和小型化方向发展。因此，热处理问题甚至成为了设备能否正常工作的关键因素。除了各类电子器件的发热问题严重，房屋、汽车、航空航天领域设备等的发热问题也非常严峻，严重影响人体舒适度。

散热方式主要分为两大类：被动式散热和主动式散热。被动式散热系统，如：翅片、热管等，结构简单，无噪音，无额外电能消耗，但散热功率有限，不适用于散热要求较高的发热体。主动式散热系统，如：风扇、热电制冷片、水冷机等，结构复杂，通常带有体积庞大的附件，并且有噪音和电能消耗，但是散热能力优异。在小型设备的散热中，常用被动式散热装置，如石墨片和热管。石墨片热导率有限，因此散热能力很难有较大提升；热管的结构复杂，并且热端温度过高也会影响冷端的制冷能力。大型设备的散热主要采用主动式散热，常见的散热装置主要是风扇，空调，水冷塔等。在耗能的同时还存在结构复杂，造价过高，体积占用过大的问题。房屋、汽车等的散热主要使用空调。而据统计，超过40％的能源消耗和温室气体排放都与使用空调有关，并且制冷剂氟利昂还会会对臭氧层进行破坏。此外，缺电、供电可靠性差或断电的情况也限制了空调的使用。

水凝胶是一种含水量超过90％的准固态材料，能够模拟生物的发汗散热过程为发热体降温。当物体表面温度升高时，水凝胶开始发汗，内部的水分逐渐蒸发，可以大幅降低物体的表面温度。这种散热方式不仅结构简单，而且散热效果显著，是一种优异的被动式散热材料。但是，水凝胶发汗后需要将其取出，并浸泡于水中才能再次吸水，继而正常工作。频繁的手动补水不仅影响水凝胶的稳定性和有效性，使散热效果降低，还影响消费者的使用体验。并且，对于大型设备来说，水凝胶的用量庞大，人工手动补水根本无法实现。所以，寻求一种智能、高效、简单，并且使用范围广泛的散热方式势在必行，尤其是寻求一种能够实现自动补水的水凝胶。

发明内容

为了解决各类发热体的散热问题，针对现阶段的水凝胶无法实现自动补水的问题，本发明提供了一种基于自吸湿水凝胶的热管理系统及其制备方法，具有体积可调、零噪音、低造价、智能以及应用范围广的特点。可直接铺设于各类物体表面，适用于电子设备，房屋、汽车等的散热。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种自吸湿水凝胶，其特征在于：其为耐盐水凝胶与一定浓度的吸湿盐溶液组成的可吸湿水凝胶。

一种自吸湿水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、制备耐盐水凝胶；

步骤2、将步骤1制备的耐盐水凝胶加热烘干，直至完全干燥；

步骤3、将干燥后的水凝胶浸泡于高浓度吸湿性盐中；

步骤4、直至水凝胶完全溶胀后，取出，即为自吸湿水凝胶。