CN102257093B - 相变材料、其制备方法以及使用相变材料的模块的制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了相变材料、其制备方法以及使用相变材料的模块的制造方法。相变材料包含用于形成配位键的金属和用于溶解该金属的溶剂，制备相变材料的方法包括：通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分(S1步骤)；将该金属制成粉末或薄片，将金属引入在惰性气氛下具有开放面的容器内，并固定允许将溶剂引入该面内且形成真空态(S2步骤)的连接装置；在利用连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过连接装置引入溶剂(S3步骤)；通过在容器中均匀混合金属和溶剂来制备溶液(S4步骤)；将容器保存在-10至10℃，以允许溶液膨胀并通过连接装置流出(S5步骤)，以及使用相变材料的模块的制造方法，其可以通过将作为热损失的能量转换为电能来产生高效电能。此外，使用该相变材料可以有效释放电子设备如计算机产生的热，并且可以提供使用相变材料的模块。
Description
技术领域
本发明涉及相变材料、其制备方法以及使用相变材料的模块的制造方法，更具体地，涉及使用其可以通过将作为热损失的能量转换为电能来非常高效产生电能的相变材料，其制备方法以及使用相变材料的模块的制造方法。
背景技术
常规热发电系统是通过其将热能转换为电能的技术，称作“热电发电(TPG)”。长期以来已经开展针对各种表现出可将热能转换为电能性质的热电材料的研究。
在该领域，曾经开发出的最有效系统是使用结半导体(p-型/n-型半导体结)的热电发电系统。就效率而言，该系统达到约15％功率输出并且已商业化，但该效率非常低。
表1
参照上表1，可以确定各种能量转换器的转换效率。
热电材料的性质可以以包括如下Seebeck系数的品质因数(figure ofmerit)形式来表示，并利用下面的<数学式1和2>来定义。
<数学式1>
(Seebeck系数)
<数学式2>
(λ是热导率，ρ是电阻率)
以上数学式2的品质因数可以以x-y坐标形式表示，并示于图1中。图1是热界面材料性质的品质因数的图。
参照这些，Seebeck系数的单位通常是μV/K，表示每开尔文产生的电压值。已使用表现出高达1200μV/K的材料，它们对应于例如Si/SiGe量子阱热电材料。
当使用这些材料时，10开尔文的温差可以产生约0.012V的电压差，对应的品质因数已知约为4.4。
热电发电系统的原理是利用温差引起的电子密度变化产生电压的现象。即，通过温度变化产生自由电子，并且这些自由电子的分布导致产生原位密度差，由此形成电势。
图2详细示出了上述结半导体的原理。参照图2，热被吸收在外吸热区，而该热又被释放到外放热区。在n-型半导体中，该温差产生的电子流从吸热区到放热区。在p-型半导体中，空穴流从吸热区到放热区。
因此，通过交替构造多个n-型和p-型半导体，在两端产生电势差。
但是，这种n-型/p-型半导体结可能不会产生大于15％的转换效率，而且在预期通常使用的室温下可获得的电压差低。相反，存在为获得工厂可用的恒定电压需要几十或成百上千开尔文的温度变化的缺点。
该n-型/p-型半导体结严格受限于一些实际可用的材料。这些材料体积如此大，重量如此高以致于难以在各种应用领域使用它们。因此，几乎不可能可移动地使用它们。
此外，由于运行中产生大量热，因此效率逐渐降低，难以将这些材料用于高效发电。
近来，已开发出使用VLSI(超大规模集成电路)的计算机系统，并且商业上就计算机本身的能量效率而言，持续需要开发能够驱散VLSI产生的热的材料。在该领域，通过反利用上述热电材料的性质并利用系统随着电压施加而可冷却的原理，研究已经指向目的是驱散热源的技术。
在上述要求散热的领域，研究的主题可以大致分成两种。一种是使用热电材料，另一种是利用多相变(MPT)材料经历相变时产生的潜热来吸收热。
基于以上散热系统中利用热电现象的Peltier效应的应用，采用冷却直接来自于计算机CPU的热源的性质。但是，在与外部连接的相反部分，通过热力学第二定律产生大量热，导致热源外移。
在这种情况下，冷却性质根据热界面材料的冷却性质来确定。在以接触模式吸热时，系统存在严重缺陷：由于应该通过将5mm厚的Peltier器件重叠连接来冷却热，系统的重量和体积都变得非常大。当系统超过其冷却极限时，系统还存在可能不会适当地发挥其作用和系统周围的温度可能进一步升高的问题。
因此，就通过在散热系统中使用MPT材料来驱散热源的方法而言，需要开发具有如下性质的新材料：其根据材料本身具有的潜热的强度和类型来吸热。
本发明技术问题的公开
本发明试图解决的第一技术问题是提供相变材料；使用该相变材料可以通过将作为热损失的能量转换成电能来产生高效电能，并且此外，使用该相变材料可以有效地释放电子设备如计算机产生的热。
本发明试图解决的第二技术问题是提供相变材料的制备方法；使用该相变材料可以通过将作为热损失的能量转换成电能来产生高效电能，并且此外，使用该相变材料可以有效地释放电子设备如计算机产生的热。
本发明试图解决的第三技术问题是提供使用相变材料的模块；使用该相变材料可以通过将作为热损失的能量转换成电能来产生高效电能，并且此外，使用该相变材料可以有效地释放电子设备如计算机产生的热。
技术方案
[28]为解决第一技术问题，本发明提供一种相变材料，其中该材料包含用于形成配位键的金属和用于溶解该金属的溶剂。
[29]在本发明的一种实施方案中，溶剂可以具有化学式1表示的可逆多步相变性质。
[30]<化学式1>
[31]
(M：金属；R：溶剂；n＝1、2、……、6；a＝1、2、……、6；Qn(J)：第n步相变中的潜热量)。
[32]为解决第二技术问题，提供一种制备相变材料的方法，包括：通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分(S1步骤)；将该金属制成粉末或薄片，将金属引入在惰性气氛下具有开放面的容器内，并固定连接装置，该连接装置允许将溶剂引入该面内且形成真空态(S2步骤)；在利用连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过连接装置引入溶剂(S3步骤)；通过在容器中均匀混合金属和溶剂来制备溶液(S4步骤)；将容器保存在-10至10℃，以允许溶液膨胀并通过连接装置流出(S5步骤)。
[33]为解决第三技术问题，提供一种使用相变材料的模块的制造方法，包括：通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分(S6步骤)；将该金属制成粉末或薄片，将金属引入在惰性气氛下具有开放面的第一和第二容器的每一个内，并固定第一和第二连接装置中的每一个，所述连接装置允许将溶剂引入该开放面内且形成真空态(S7步骤)；在利用第一和第二连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过第一和第二连接装置引入溶剂(S3步骤)；通过在第一和第二容器中均匀混合金属和溶剂来制备溶液(S4步骤)；将容器保存在-10至10℃，以允许溶液膨胀并通过第一和第二连接装置流出(S5步骤)；和在室温下连接第一容器和第二容器并在它们之间插入隔绝(insulating)材料(S6步骤)。
有益效果
如上述，通过使用根据本发明的相变材料、其制备方法以及使用相变材料的模块的制造方法，可以通过将作为热损失的能量转换为电能来产生高效电能，此外使用相变材料可以有效地释放由电子设备如计算机生成的热，并且可以提供具有该相变材料的模块。
附图说明
图1是热界面材料性质的品质因数图。
图2是表示使用n-型/p-型结半导体的热电系统的示意图。
图3是关于本发明相变材料的相变图。
图4是表示本发明相变材料的金属蒸气压的图。
图5是表示锂和氨/甲胺混合其中的溶液的蒸气压的图。
图6是测量在室温下因本发明相变材料产生的温差为10℃时，不同时间产生的电压的图。
图7是测量在室温下消除本发明相变材料产生的温差时，不同时间下电压逐渐消失的图。
本发明的最佳实施方式
本发明提供一种相变材料，其包含用于形成配位键的金属和用于溶解该金属的溶剂。
根据本发明的一个实施方案，溶剂可以具有化学式1表示的可逆多步相变性质。
<化学式1>
(M：金属；R：溶剂；n＝1、2、……、6；a＝1、2、……、6；Qn(J)：第n步相变中的潜热量)。
根据本发明的另一实施方案，金属与溶剂的比例可以为1∶0.1至1∶6。
根据本发明的另一实施方案，金属可以是选自锂、钡、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、硒、铷、锶、钇、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、铟、碲、铯、镧系金属和锕系金属中的至少一种。
根据本发明的另一实施方案，溶剂可以是氨、乙二胺、六亚甲基二胺、蜜胺或主链长度为4个或更少个碳原子的胺、它们的盐、含苯基的胺及其盐、主链上包括聚乙二胺的含酰胺聚合物或具有连接到主链上的胺的聚胺。
根据本发明的另一实施方案，溶剂可以是选自二甲基二硬脂基铵、三甲基十四烷基铵、三甲基十六烷基铵、三甲基十八烷基铵、苄基三甲基铵、苄基三乙基铵、苯基三甲基铵、芳族季铵、阳离子表面活性剂和阳离子型聚合物中的至少一种。
本发明提供一种制备相变材料的方法，包括：通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分(S1步骤)；将该金属制成粉末或薄片，将金属引入在惰性气氛下具有开放面的容器内，并固定连接装置，该连接装置允许将溶剂引入该开放面内且形成真空态(S2步骤)；在利用连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过连接装置引入溶剂(S3步骤)；通过在容器中均匀混合金属和溶剂来制备溶液(S4步骤)；和将容器保存在-10至10℃，以允许溶液膨胀并通过连接装置流出(S5步骤)。
根据本发明的一种实施方案，S5步骤还包括重复从S3步骤起的步骤，以使溶液的颜色变成深靛色。
根据本发明的另一实施方案，溶剂可以具有化学式1表示的可逆多步相变性质。
<化学式1>
(M：金属；R：溶剂；n＝1、2、……、6；a＝1、2、……、6；Qn(J)：第n步相变中的潜热量)。
根据本发明的另一实施方案，金属与溶剂的比例可以为1∶0.1至1∶6。
根据本发明的另一实施方案，金属可以是选自锂、钡、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、硒、铷、锶、钇、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、铟、碲、铯、镧系金属和锕系金属中的至少一种。
根据本发明的另一实施方案，溶剂可以是氨、乙二胺、六亚甲基二胺、蜜胺或主链长度为4个或更少个碳原子的胺、它们的盐、含苯基的胺及其盐、主链上包括聚乙二胺的含酰胺聚合物或具有连接到主链上的胺的聚胺。
根据本发明的另一实施方案，溶剂可以是选自二甲基二硬脂基铵、三甲基十四烷基铵、三甲基十六烷基铵、三甲基十八烷基铵、苄基三甲基铵、苄基三乙基铵、苯基三甲基铵、芳族季铵、阳离子表面活性剂和阳离子型聚合物中的至少一种。
本发明提供一种使用相变材料的模块的制造方法，包括：通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分(S6步骤)；将该金属制成粉末或薄片，将金属引入在惰性气氛下具有开放面的第一和第二容器的每一个内，并固定第一和第二连接装置中的每一个，所述连接装置允许将溶剂引入该开放面内且形成真空态(S7步骤)；在利用第一和第二连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过第一和第二连接装置引入溶剂(S8步骤)；通过在第一和第二容器中均匀混合金属和溶剂来制备溶液(S9步骤)；将容器保存在-10至10℃，以允许溶液膨胀并通过第一和第二连接装置流出(S10步骤)；和在室温下连接第一容器和第二容器并在它们之间插入隔绝材料(S11步骤)。
根据本发明的一种实施方案，S10步骤还包括重复从S8步骤起的步骤，以使溶液的颜色变成深靛色。
根据本发明的另一实施方案，溶剂可以具有化学式1表示的可逆多步相变性质。
<化学式1>
(M：金属；R：溶剂；n＝1、2、……、6；a＝1、2、……、6；Qn(J)：第n步相变中的潜热量)。
根据本发明的另一实施方案，金属与溶剂的比例可以为1∶0.1至1∶6。
根据本发明的另一实施方案，金属可以是选自锂、钡、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、硒、铷、锶、钇、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、铟、碲、铯、镧系金属和锕系金属中的至少一种。
根据本发明的另一实施方案，溶剂可以是氨、乙二胺、六亚甲基二胺、蜜胺或主链长度为4个或更少个碳原子的胺、它们的盐、含苯基的胺及其盐、主链上包括聚乙二胺的含酰胺聚合物或具有连接到主链上的胺的聚胺。
根据本发明的另一实施方案，溶剂可以是选自二甲基二硬脂基铵、三甲基十四烷基铵、三甲基十六烷基铵、三甲基十八烷基铵、苄基三甲基铵、苄基三乙基铵、苯基三甲基铵、芳族季铵、阳离子表面活性剂和阳离子型聚合物中的至少一种。
本发明的实施方式
下面详细描述本发明。
在此提供优选的实施方案仅用于理解本发明和说明目的，但本发明不应视为限于这些实施方案。此外，由于附图可能放大以便更好地理解本发明，因此本发明不应受限于此。
根据本发明的相变材料包含用于形成配位键的金属和用于溶解该金属的溶剂。金属可以是选自周期表中第1族(碱金属)、第2族(碱土金属)、第3族、过渡金属、镧系和锕系中的一种，溶剂是用于与金属形成配位键的那种。这些溶剂在结构上具有配位键形式，并且随着环境如溶剂浓度、环境温度和压力变化，配位数也变化，导致各种相变和配位键数目变化。
此外，溶剂具有如此低的沸点以致于它可以容易地蒸发，具有可逆多步相变性质。这如下面的<化学式1>表示：
<化学式1>
(M：金属；R：溶剂；n＝1、2、……、6；a＝1、2、……、6；Qn(J)：第n步相变中的潜热量)。
利用图3，可以描述可逆多步相变性质。图3是关于本发明相变材料的相变图。
参照图3，y轴表示温度(K)，x轴表示浓度。可以知道MPM是金属摩尔百分比的缩略语。图3是当金属溶解在包括氨的胺类中时所记录的图。
在此，约14.3的浓度对应于[M(R)6]，并且可以知道浓度在20、33和100分别对应于[M(R)4]、[M(R)2]和[M]。
当溶剂(R)的浓度较高，例如MPM为20或更高时，[M(R)6]通常在低温(例如-35℃)下存在，但是随着温度升高，配位键的数目减少，导致金属的氧化态变化。影响这些氧化态变化的因素通常可以是环境条件，例如金属与溶剂之间的混合比、温度和内部压力。可以理解的是：存在随这些环境条件保持恒定配位数的稳定键合相。
[M(R)6]是其中存在多个配位键的状态，在更详细描述[M(R)6]时，从图4和图5中可以看到随着温度升高，配位键断开，溶剂的蒸发量增加，导致分压升高。
图4是表示本发明相变材料的金属蒸气压的图，图5是表示锂和氨/甲胺混合其中的溶液的蒸气压。
如上述，有关[M(R)6]的电势变化记录在下面<表2>中，[M(R)6]是其中根据蒸发溶剂存在多个配位键的状态。
表2
与<表2>中可看到的不同，作为材料性质，室温(20℃)附近稳定键的形成出现在配位数为4时。这种状态下，接近0但可高达4的电势差可能伴随有少量的电势变化(+δ)。
金属与溶剂的比例可以为1∶0.1或1∶6；当该比例小于1∶0.1时，金属非常不稳定，可以以正如约1000℃下的激发态存在。当该比例大于1∶6时，相之外的溶剂以液态或气态存在，并不参与反应，并且可能阻碍电极生成。还可能产生高压，从而抑制稳定体系的工作。金属可以是选自锂、钡、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、硒、铷、锶、钇、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、铟、碲、铯、镧系金属和锕系金属中的至少一种。
此外，溶剂可以是氨、乙二胺、六亚甲基二胺、蜜胺或主链长度为4个或更少个碳原子的胺、它们的盐、含苯基的胺及其盐、主链上包括聚乙二胺的含酰胺聚合物或具有连接到主链上的胺的聚胺，并且可以是选自二甲基二硬脂基铵、三甲基十四烷基铵、三甲基十六烷基铵、三甲基十八烷基铵、苄基三甲基铵、苄基三乙基铵、苯基三甲基铵、芳族季铵、阳离子表面活性剂和阳离子型聚合物中的至少一种。
本发明的制备相变材料的方法包括：通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分(S1步骤)；将该金属制成粉末或薄片，将金属引入在惰性气氛下具有开放面的容器内，并固定连接装置，该连接装置允许将溶剂引入该开放面内且形成真空态(S2步骤)；在利用连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过连接装置引入溶剂(S3步骤)；通过在容器中均匀混合金属和溶剂来制备溶液(S4步骤)；将容器保存在-10至10℃，以允许溶液膨胀并通过连接装置流出(S5步骤)。
参照S1步骤，该步骤是除去杂质如空气中的水和氧气，并且可以使用如己烷的物质活化金属。
真空态可以优选保持在10-5至10-7托；如果真空压力低于10-5托，转换效率可能由于残余杂质而下降。但是，如果真空压力高于10-7托，生产成本可能由于过量使用能量而增加。
溶剂可以具有化学式1表示的可逆多步相变性质。由于有关此的说明与以上<化学式1>的相同或类似，在此故略过。这同样适用于下文说明的内容。
此外，金属与溶剂的比例可以为1∶0.1至1∶6，金属可以是选自锂、钡、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、硒、铷、锶、钇、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、铟、碲、铯、镧系金属和锕系金属中的至少一种。
此外，溶剂可以是氨、乙二胺、六亚甲基二胺、蜜胺或主链长度为4个或更少个碳原子的胺、它们的盐、含苯基的胺及其盐、主链上包括聚乙二胺的含酰胺聚合物或具有连接到主链上的胺的聚胺，并且溶剂可以是选自二甲基二硬脂基铵、三甲基十四烷基铵、三甲基十六烷基铵、三甲基十八烷基铵、苄基三甲基铵、苄基三乙基铵、苯基三甲基铵、芳族季铵、阳离子表面活性剂和阳离子型聚合物中的至少一种。
接下来，S2步骤是其中将金属制成粉末或薄片，将其引入在惰性气氛下具有开放面的容器内，并固定其中可以通过该面引入溶剂且可形成真空态的连接装置的步骤。反应性表面积可以通过将金属制成粉末或薄片来增加，连接装置配备T型管道形式的三通接头。第一端可以连接到容器，第二端可以连接到溶剂供应源，第三端可以连接到真空泵。
此外，容器除一面之外，所有面都闭合，例如它们构造成圆柱型。
接下来，S3步骤是其中通过连接装置使真空态保持一段时间，然后通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来促使温度平衡，并通过连接装置引入溶剂的步骤。
在将温度保持在溶剂的沸点或凝固点的过程中，当温度保持在每一种有机溶剂的沸点以上时，可能发生难以溶解金属的问题。相反，当温度保持在凝固点以下时，可能出现溶剂冷冻，不能合成样品的问题。
此外，上述一段时间可以是20分钟至2小时。当短于20分钟时，溶剂与金属之间的充分溶解反应可能不会实现，并可能制备出不均匀的样品。相反，如果时间花费超过2小时，该步骤的处理时间延长以致于整体制造成本可能上升。
接下来，S4步骤是其中可以通过在容器中均匀混合金属和溶剂来制备溶液的步骤，并且是其中温度大致保持在溶剂的沸点或凝固点的状态。
S5步骤是其中将容器保存在-10至10℃，并且溶液膨胀并通过连接装置流出的步骤。随着金属-溶剂的溶液周围的环境温度升高，溶液体积膨胀，并且溶液通过连接装置流出。
在肉眼观察到向外流的溶液时，颜色往往变成透明或无色，或深靛。由于深靛色是[M(R)6]2+的典型颜色，所以在颜色透明或呈无色时应该重复上述从S3步骤起的步骤以得到深靛色。
此外，具有这些电势差性质的相变材料气密密封成隔绝态，接着可将两端具有由导体构成的电极的电路结构用于热电系统。关于此的详细解释将在下文说明。
此外，该状态的化学结构以恒定比例的[M(R)6]+2(s)与[M(R)4](s)一起存在。该比例具有如从下面<表3>中可以看到的根据环境温度(在此温度下进行气密密封)的平均值n。
<表3>
也就是说，可以看到具有电势差的两种状态一起存在，并且热力学稳定态保持。
使用相变材料的模块的制造方法可以包括：通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分(S6步骤)；将该金属制成粉末或薄片，将金属引入在惰性气氛下具有开放面的第一和第二容器的每一个内，并固定第一和第二连接装置中的每一个，所述连接装置允许将溶剂引入该开放面内且形成真空态(S7步骤)；在利用第一和第二连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过第一和第二连接装置引入溶剂(S8步骤)；通过在第一和第二容器中均匀混合金属和溶剂来制备溶液(S9步骤)；将容器保存在-10至10℃，以允许溶液膨胀并通过第一和第二连接装置流出(S10步骤)；和在室温下连接第一容器和第二容器并在它们之间插入隔绝材料(S11步骤)。
首先，由于S6步骤与上述S1步骤相同或类似，所以关于它的说明略过。
接下来，S7步骤是其中将该金属制成粉末或薄片并引入分别在惰性气氛下具有开放面的第一容器和第二容器内，固定第一和第二连接装置的步骤，所述连接装置中可将每种溶剂通过每个开放面引入并且可以形成真空态。除了使用两个连接装置分别用于两个容器之外，该步骤类似上述S2步骤。因此略过详细说明。
接下来，S8步骤是其中通过第一和第二连接装置使真空态保持一段时间，然后通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来促使温度平衡，并通过第一和第二连接装置引入溶剂的步骤。由于该步骤类似上述S3步骤，故略过说明。
接下来，S9步骤是其中可通过在第一和第二容器中均匀混合金属和溶剂制备溶液的步骤。由于该步骤类似上述S4步骤，故略过说明。
接下来，S10步骤是其中将第一和第二容器保存在-10至10℃，溶液膨胀并通过连接装置流出的步骤。由于该步骤类似上述S5步骤，故略过说明。
接下来，S11步骤是其中在室温下连接第一容器和第二容器并在它们之间插入隔绝材料的步骤。隔绝材料在此可以是石英。
此外，S10步骤还可以包括重复从S8步骤起的步骤，以获得深靛色溶液。
当使用锂作为金属制备溶液时，性质记录在下面<表4>中。
[表4]
如<表4>所述，反应焓反映随温度和浓度的吸热反应或放热反应性质，并且可以看到在室温附近的这些性质已清楚示出。
随着金属浓度升高，表现出放热反应的性质。由于[M(R)6]+2(s)与[M(R)4](s)在低浓度表现出吸热反应性质，因此可以看到随着温差导致的电势差反应继续，该反应在吸收外部能量的同时进一步进行。
由于这些性质，温度高处的热源部分表现出放热反应性质，反应继续向前进行，产生电势差。在热源的相反部分，分压随末端蒸发的(R)g而增加，最终Le Chatelier原理使得反应反向进行，产生更大的电势差，引起放热反应，并释放出热源产生的热。
也就是说，当出现温差时，电压在高温部分产生，溶剂(R)在吸收周围热的同时蒸发。分压由此增大，导致成对反应反向进行，从而向周围放热，产生反向电压。这些都示于图6和图7。
图6是测量在室温下因本发明相变材料产生的温差为10℃时，不同时间产生的电压的图，图7是测量在室温下消除本发明相变材料产生的温差时，不同时间下电压逐渐消失的图。
参照图6和图7，可以看到室温下由于温差在线上出现一个显著的尖峰电压，比例关系保持，随后该线集中到恒定的电压。相反，在室温下除去温差时，一条斜率恒定的斜线保持直至达到热平衡态，随后该线集中到接近0的恒定电压。
工业应用性
在散热系统中，使用具有根据新材料本身具有的潜热强度和种类而吸热的性质的新材料，利用MPT材料驱散热源的方法如预期提供了一种新能源，作为应对高油价和气候变化的清洁能源，并且预先防止了各种系统中因高温引起的故障。还可预期到，当该系统商业化时，它将比任何其它替代能源扮演更重要的环保能源角色。
Claims (23)
1.一种相变材料，其包含金属和溶剂，所述金属用于形成配位键，所述溶剂用于溶解所述金属，
其中所述溶剂具有化学式1表示的可逆多步相变性质：
<化学式1>
M：金属；R：溶剂；n=1、2、......、6；a=1、2、......、6；Qn(J)：第n步相变中的潜热量，
其中所述金属与所述溶剂的比例为1∶0.1至1∶6，以及
其中所述金属是选自锂、钡、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、硒、铷、锶、钇、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、铟、碲、铯、镧系金属和锕系金属中的至少一种。
2.权利要求1的相变材料，其中所述溶剂是氨、六亚甲基二胺、蜜胺或主链长度为4个或更少个碳原子的胺、它们的盐、含苯基的胺及其盐、主链上包括聚乙二胺的含酰胺聚合物或具有连接到主链上的胺的聚胺。
3.权利要求1的相变材料，其中所述溶剂是乙二胺。
4.权利要求1的相变材料，其中所述溶剂是选自芳族季铵、阳离子表面活性剂和阳离子型聚合物中的至少一种。
5.权利要求1的相变材料，其中所述溶剂是选自二甲基二硬脂基铵、三甲基十四烷基铵、三甲基十六烷基铵、三甲基十八烷基铵、苄基三甲基铵、苄基三乙基铵和苯基三甲基铵中的至少一种。
6.一种制备相变材料的方法，包括：
通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分，S1步骤；
将所述金属制成粉末或薄片，将所述金属引入在惰性气氛下具有开放面的容器内，并固定连接装置，所述连接装置允许将溶剂引入所述面内且形成真空态，S2步骤；
在利用连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过连接装置引入溶剂，S3步骤；
通过在所述容器中均匀混合所述金属和所述溶剂来制备溶液，S4步骤；和
将所述容器保存在-10至10℃，以允许所述溶液膨胀并通过所述连接装置流出，S5步骤。
7.权利要求6的方法，其中S5步骤还包括重复从S3步骤起的步骤，以使所述溶液的颜色变成深靛色。
8.权利要求6的方法，其中所述溶剂具有化学式1表示的可逆多步相变性质：
<化学式1>
M：金属；R：溶剂；n=1、2、......、6；a=1、2、......、6；Qn(J)：第n步相变中的潜热量。
9.权利要求8的方法，其中所述金属与所述溶剂的比例为1∶0.1至1∶6。
10.权利要求6的方法，其中所述金属是选自锂、钡、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、硒、铷、锶、钇、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、铟、碲、铯、镧系金属和锕系金属中的至少一种。
11.权利要求6的方法，其中所述溶剂是氨、六亚甲基二胺、蜜胺或主链长度为4个或更少个碳原子的胺、它们的盐、含苯基的胺及其盐、主链上包括聚乙二胺的含酰胺聚合物或具有连接到主链上的胺的聚胺。
12.权利要求6的方法，其中所述溶剂是乙二胺。
13.权利要求6的方法，其中所述溶剂是选自芳族季铵、阳离子表面活性剂和阳离子型聚合物中的至少一种。
14.权利要求6的方法，其中所述溶剂是选自二甲基二硬脂基铵、三甲基十四烷基铵、三甲基十六烷基铵、三甲基十八烷基铵、苄基三甲基铵、苄基三乙基铵和苯基三甲基铵中的至少一种。
15.一种使用相变材料的模块的制造方法，包括：
通过将金属置于真空条件下除去空气中的氧和水分，S1步骤；
将所述金属制成粉末或薄片，将所述金属引入在惰性气氛下具有开放面的第一和第二容器的每一个内，并固定第一和第二连接装置中的每一个，所述第一和第二连接装置允许将所述溶剂引入所述面内且形成真空态，S2步骤；
在利用所述第一和第二连接装置使真空态保持预定时间之后，通过将环境温度保持在所述溶剂的沸点或凝固点来实现温度平衡，并通过所述第一和第二连接装置引入溶剂，S3步骤；
通过在所述第一和第二容器中均匀混合所述金属和所述溶剂来制备溶液，S4步骤；
将所述容器保存在-10至10℃，以允许所述溶液膨胀并通过所述第一和第二连接装置流出，S5步骤；和
在室温下连接所述第一容器和第二容器并在它们之间插入隔绝材料，S6步骤。
16.权利要求15的方法，其中S5步骤还包括重复从S3步骤起的步骤，以使溶液的颜色变成深靛色。
17.权利要求15的方法，其中所述溶剂具有化学式1表示的可逆多步相变性质：
<化学式1>
M：金属；R：溶剂；n=1、2、......、6；a=1、2、......、6；Qn(J）：第n步相变中的潜热量。
18.权利要求17的方法，其中所述金属与所述溶剂的比例为1∶0.1至1∶6。
19.权利要求15的方法，其中所述金属是选自锂、钡、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、硒、铷、锶、钇、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、铟、碲、铯、镧系金属和锕系金属中的至少一种。
20.权利要求15的方法，其中所述溶剂是氨、六亚甲基二胺、蜜胺或主链长度为4个或更少个碳原子的胺、它们的盐、含苯基的胺及其盐、主链上包括聚乙二胺的含酰胺聚合物或具有连接到主链上的胺的聚胺。
21.权利要求15的方法，其中所述溶剂是乙二胺。
22.权利要求15的方法，其中所述溶剂是选自芳族季铵、阳离子表面活性剂和阳离子型聚合物中的至少一种。
23.权利要求15的方法，其中所述溶剂是选自二甲基二硬脂基铵、三甲基十四烷基铵、三甲基十六烷基铵、三甲基十八烷基铵、苄基三甲基铵、苄基三乙基铵和苯基三甲基铵中的至少一种。
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