[发明专利]一种柔性热二极管、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种柔性热二极管、其制备方法及应用。所述柔性热二极管包括具有不同热导率温度系数的第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜，所述第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜彼此热接触，所述第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜形态稳定且相变前后均具有柔性，所述第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜的热导率随温度变化呈相反趋势，所述第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜的相变温度差值小于10℃；所述第一相变复合薄膜与第二相变复合薄膜的表面润湿性能相反，且界面不相容。相比于传统的热二极管，本发明提供的柔性热二极管可共形贴附在需要进行热管理的弯曲表面或者不规则表面，拓展了相变薄膜的应用领域，同时提高了热二极管的实用性。

技术领域

本发明属于热管理材料技术领域，具体涉及，一种柔性热二极管、其制备方法及应用。

背景技术

热二极管与电子二极管相似，也含有两极，分别为温度输入端和温度输出端。当一极连接热端，另一极连接冷端，其热流量为J_f，冷、热端位置互换后，热流量为J_r，如果J_f与J_r数值不相等，打破了傅里叶定律，这个现象被称为热整流，此元器件被称为热二极管(见专利CN111895827A)。虽然目前热管理材料可同时具备导热和储能功能(CN111439001A)，但热二极管具备的热整流功能可以更好的控制热传递，在许多领域都有着广泛的应用前景。

热二极管能够实现热整流，要求两极材料的热导率温度系数不同，最好是热导率随温度变化趋势相反，一极材料在高温态时传热好，低温态时传热差；另一极则在低温态时传热好，高温态时传热差。从而使正、反两个方向上传热不对称，产生热整流。满足以上要求的两极材料是构建热二极管的关键。合金材料、金属氧化物的热导率通常随温度的变化发生改变(Sci.Technol.Adv.Mater.2014,15,064801；Appl.Phys.Lett.2009,95,171905)，可用于制备热二级管，然而，这些材料改变其热导率需要很大的温度区间来实现，其工作温度区间也多为极端温度，无法在实际生产、生活中广泛应用。

利用相变材料在相转变时吸收或释放大量潜热的特性可对电子元器件进行热管理(CN109449131A)，同时，相变材料在发生相转变过程中热导率发生突变(Adv.Mater.2019,31,1806518)，而且发生转变的温度区间比较窄，因此，选择相变温度接近，热导率随温度变化相反的两种相变材料组装成热二级管，其工作温差小，热整流比大。但是，目前报道的相变热二极管均是将相变材料封装在塑料管，组装成的热二极管都是刚性的(Mater.Horiz.,2015,2,125-129；Adv.Energy Mater.2018,8,1702692)，无法获得柔性，限制了其广泛应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性热二极管、其制备方法及应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种柔性热二极管，其包括具有不同的热导率温度系数的第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜，所述第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜彼此热接触，所述第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜形态稳定且相变前后均具有柔性，所述第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜的热导率随温度变化呈相反趋势，所述第一相变复合薄膜和第二相变复合薄膜的相变温度差值小于10℃；所述第一相变复合薄膜与第二相变复合薄膜的表面润湿性能相反，且界面不相容。

本发明实施例还提供了前述的柔性热二极管的制备方法，其包括：

使负温度系数相变材料、正温度系数相变材料分别负载到气凝胶薄膜的内部，从而分别制得第一相变复合薄膜、第二相变复合薄膜；

以及，将所述第一相变复合薄膜、第二相变复合薄膜组装形成所述柔性热二极管。

本发明实施例还提供了前述的柔性热二极管于热管理领域中的用途。