[发明专利]复合相变蓄热材料及制做方法

说明书

本发明涉及相变蓄热(或蓄冷)材料，特别是一种纤维复合的相变蓄热材料及其制做方法。

某种材料吸收热能后温度升高，即利用温差蓄热为显热蓄热材料。材料吸收热能后发生相变但温度不变或温度变化极微为潜热蓄热材料。利用相变能蓄热的材料其蓄热能力远远大于显热蓄热材料，其具有恒温吸、放热特性。根据各种材料的相变温度可分别用于供热或供冷。相变蓄热材料有固-液型材料，如Na₂SO₄·12H₂O、CaCl₂·6H₂O、Na₂HPO₄·12H₂O、NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O、KAl(SO₄)₂·12H₂O等水合盐或几种无机物组成的共融混合物；相变蓄热材料还有固-固型材料，如CH₂-C-(CH₂OH)₃等。

固-液型相变材料吸热后呈液态(熔融态)，材料内部的热传导性能较好；放热后呈固态，则材料的导热性能很差。即，当材料向外放热，其传热周边首先相变呈固态明显增加了热阻，致使材料中心部位的热能向外传导困难、传热速率下降。另外，材料中缺乏诱导核，放热过程的稳定性差。如果材料周边固态层的厚度达到10mm其几乎变成隔热层，材料中的潜热相变能成就难以利用。固-固型相变材料蓄、放热过程中导热性均差，若层面厚度达7mm时，材料中剩余的相变能亦难以利用。无论固-液型或固-固型相变蓄热材料均由于周边热阻而限制了潜热的利用。

本发明旨在给出一种放热相变后导热性能仍较好的相变蓄热材料，及该材料的制做方法。

本发明所述的复合相变蓄热材料，在固-液或固-固型相变蓄热材料中混合导热纤维，导热纤维在相变蓄热材料中的平均间距为0.5～5mm。

相变蓄热材料本身为先有技术。

混在相变蓄热材料中的导热纤维是金属纤维或碳纤维。

混入相变蓄热材料中的导热纤维可随机分布或有序排列。

导热纤维上带有毛刺呈翅纤维状为佳。

本发明所述的复合相变蓄热材料的制做方法：

(1)将导热纤维制成蓬松团，整理蓬松团使其形状与置放相变蓄热材料的金属容器的内腔形状基本相同，并根据蓬松团的体积和导热纤维的重量之比例控制导热纤维平均间距为0.5-5mm；

(2)将导热纤维制成的蓬松团置入金属容器或模腔中，并加入相变蓄热材料；

(3)对纤维复合相变蓄热材料加温成形。

本发明所述的复合相变蓄热材料，由于在相变蓄热材料中混入导热纤维，明显增强了蓄热材料的导热性能，即使蓄热材料发生相变，其导热性能仍令人满意。在蓄热材料放热周边形成热阻颇大的隔热层时，导热纤维可维持材料中心部位的热能继续向外传导，从而根本解决了现有的相变蓄热材料传热速度低，蓄热量利用率低的缺陷，使之可适于快速蓄、放热的应用。另外由于纤维枝干诱导可促进相变过程的进行，明显改善吸、放热过程的稳定性。

实施例一：

相变蓄热材料中混有的导热纤维是金属纤维而构成复合相变蓄热材料，金属纤维以铜或不锈钢较佳。导热纤维随机排列，纤维的平均间距为0.8mm。

上述复合相变蓄热材料的制做方法。

(1)金属纤维可由市场购得，直径0.08-0.3mm之间即可。根据蓬松团所需的体积及欲设定的金属纤维的平均间距，可经简单算术计算确定金属纤维的重量，将确定重量的金属丝搅乱制成导热纤维蓬松团，即可保证导热纤维的平均间距，整理蓬松团使其形状与置放相变蓄热材料的金属容器内腔形状基本相同。

金属纤维也可以制做，用车床车削金属棒，吃刀量控制在0.08～0.16mm，车刀的前角大于15°刃倾角大于5°，车出的金属纤维上可保证带有很多毛刺，构成翅纤维。按上述方法制成导热纤维蓬松团。

(2)将导热纤维蓬松团置入金属容器中，加入相变蓄热材料。

容器中加入的固状相变蓄热材料，先将固状相变蓄热材料粉碎呈粉态和小颗粒态的混合物加入。

容器中加入液状(浆状)相变蓄热材料，可直接注入。

(3)对纤维复合相变蓄热材料加温或加压成形，若一次加料不足，采用加热或加压补足。

固-液型材料在注入时，材料向导热纤维放热会固化，因而需对容器加热，并补足相变蓄热材料最后将容器密封。