CN104398095A - 一种智能温控高效保温杯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能温控高效保温杯，所述保温杯具有杯体，其特征在于，所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁。所述保温杯由于采用了高导热相变材料和气凝胶材料，因此具有显著的快速降温至所需温度并且能够较长时间保持该温度的特点。本发明的智能温控高效保温杯具有广泛的用途，可代替日常的中空保温杯、真空保温杯用于日常饮水，还可用作泡茶杯、儿童饮奶杯等。

Description

一种智能温控高效保温杯

技术领域

本发明涉及一种保温杯，尤其是一种智能温控高效保温杯。 

背景技术

目前，市场上的常见的保温杯一般是由不锈钢、玻璃或陶瓷构成的夹层式的真空或中空保温杯。由于其保温性能很好，导致其杯中倒入的开水长时间处于高温状态而无法及时饮用，同时，当杯中热水降至饮用温度(约50℃)后又在较短时间内快速降低，不利于长时间内饮用。此外，对于泡茶用(如绿茶约80℃)以及儿童奶粉冲调(40至50℃)、饮奶用(约40℃)的保温杯，由于开水温度过高导致茶叶和奶粉中有用成份变质，失去营养价值，同时也无法迅速饮用。 

因此，日常生活中需要一种能够将开水迅速降至所需温度同时又能够长时间保持该温度的高效保温杯。 

相变材料(PCMs)是指物质发生相变时能够吸收或放出热量而该物质本身温度不变或变化不大的一种智能材料。由于其独特的自适应环境温度调控等功能，因而广泛用于太阳能利用、工业余热废热回收、建筑节能、恒温服饰、蓄冷蓄热空调以及电器件恒温等能源、材料、航空航天、纺织、电力、医学仪器、建筑等领域。 

气凝胶材料，是一种分散介质为气体的凝胶材料，是由胶体粒子相互聚积构成的一种具有网络结构的纳米多孔性固体材料，该材料具有孔隙率高、比表面积大、密度小、热导率低(目前已知固体材料中热导率最低)等显著特点，在热学、声学、光学、微电子、粒子探测等方面均有很广阔的应用潜力。纤维增强气凝胶复合材料是近年来极受重视的一种新型轻质高效隔热材料，已成功应用航天器热防护系统中。但是，目 前还没有将气凝胶材料和相变材料结合应用于制造速冷保温杯，因为一般认为相变材料在相变成液体或者气体流体材料时会进入到气凝胶的微观中，从而导致气凝胶材料的隔热性能劣化，从而导致速冷保温杯的速冷保温性能无法长时间保持。另外，相对于其他隔热措施，气凝胶材料在速冷保温杯中的应用具有明显的优势。例如，相对于其他材料，气凝胶材料具有显著优越的隔热性能；相对于真空保温措施，气凝胶材料非常容易地使用，相反，真空保温措施需要提供完全密封的真空腔室，这样的真空腔室一方面随着使用可能容易漏进气体，另一方面，在焊接制作真空腔室时需要数百摄氏度的温度，这样的温度容易导致对相变材料的不可逆破坏(例如相变材料的挥发)，从而造成相变材料的速冷和蓄热性能的下降甚至丧失。 

中国专利CN92100602.0及CN93201178.0报道了一种速冷保温容器，由容器的内、外壁以及中间层的相变材料组成，该保温容器广泛采用了各种相变材料，但其中的无机盐类相变材料存在热导率低、循环稳定性差的问题，其中的脂肪酸类相变材料存在腐蚀内壁的现象，石蜡类相变材料存在热导率低的问题，另外，该保温杯未采用良好的保温措施，起不到良好的保温效果，因此，该保温容器实际应用效果有限；CN201110184586.8报道了一种分层保温杯，由常规石蜡相变材料和普通保温层组成，但其所用石蜡热导率较低，同时保温层保温效果一般，所以，该分层保温杯存在杯内水温降温效率慢(8min降温至70℃、20min降温至饮用温度50℃)、水温不可调控且保温效果有限等明显实用问题；CN201420208307.6报道了一种加有嵌套式相变储热层的保温杯，采用了由不锈钢制成的有双层筒壁形成的密闭夹层侧壁的圆筒相变储热层，该密闭夹层式储热层结构制备工艺极其复杂，且存在夹层内相变材料因长期熔融与凝固过程中膨胀与收缩的交替反复导致的储热层变形问题，进而影响与内筒壁紧密贴合，从而导致因杯内热水向储热层传热效率大大降低而形成的降温效果有限的问题。另外，该储热层采用无机水合盐类物质三水乙酸钠作为相变材料，其存在热导率较低(约0.5W/mK)、不可调控且循环稳定不好的问题；CN201320414844.1报道了一种快速降温保温杯，由导热层(保温杯内壁)、合金类金属相变材料、隔热层组成， 由于采用了热导率较高的金属相变材料，使得杯内水温降温得到有效提高，但该铋、镓、铟、锡合金类相变材料存在循环稳定性差，且具有较强的腐蚀内壁作用和一定的毒性，不易大批量应用。另外，该保温杯采用真空玻璃、塑料或隔热陶瓷等传统的隔热方式，其中，真空玻璃制作工艺复杂且存在较大的安全隐患，塑料(0.2W/mK至0.5W/mK)和陶瓷(0.5W/mK至5W/mK)的热导率较高，隔热性能较差，不宜长时间保温。CN203953160U、CN200320116231.6以及其它公开报道的相变保温杯，同样存在上述类似的由于相变材料和隔热层材料等功能有限而达不到良好的实用效果。 

上述公开专利所描述的类似基于相变材料储热的速冷保温杯(容器)存在的问题主要有：(1)所采用的相变材料热导率低；(2)相变材料的相变潜热有限；(3)相变材料的循环稳定性差；(4)相变材料的热膨胀率大；(5)相变材料具有一定的毒性；(6)相变材料昂贵；(7)速冷保温杯保温未采用隔热保温措施或采用的隔热效果有限；(8)长期保温性能不佳；(9)制造难度大。 

发明内容

为了解决一个或多个上述问题，本发明提供了一种智能温控高效保温杯。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 

1.一种智能温控高效保温杯，所述保温杯具有杯体，其特征在于，所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁。 

2.如技术方案1所述的保温杯，其特征在于，所述杯体还包括位于所述导热相变层与气凝胶隔热层之间中间筒壁层。 

3.如技术方案1或2所述的保温杯，其特征在于，所述导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合组成。 

4.如技术方案1至3任一项所述的保温杯，其特征在于，所述相变材 料选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃、熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡、分子量为800至20000的聚乙二醇组成的组。 

5.如技术方案1至4任一项所述的保温杯，其特征在于，所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组。 

6.如技术方案1至5中任一项所述的保温杯，其特征在于，所述气凝胶隔热层由纤维与气凝胶材料复合组成。 

7.如技术方案6所述的保温杯，其特征在于，所述纤维选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维组成的组。 

8.如技术方案6所述的保温杯，其特征在于，所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶、纤维素气凝胶组成的组。 

9.如技术方案1至8中任一项所述的保温杯，其特征在于，所述杯体中的内筒壁、外筒壁以及中间筒壁材质选自由不锈钢、铝合金、钛合金、镁合金、铜、塑料、陶瓷、玻璃组成的组。 

10.如技术方案1所述的保温杯，其特征在于，所述保温杯还包括杯盖。 

与其它已公开的各种中空保温杯、真空保温杯以及含有简单相变材料的速冷保温杯(或保温容器)相比，本发明有如下优点： 

(1)本发明的保温杯具有显著的快速降温至所需温度并且能够较长时间保持该温度的特点，因此，具有良好的实用价值。 

(2)本发明所采用的相变材料相变温度可调(30至85℃)、相变潜热高(160至270kJ/kg)、循环稳定性好，更重要的是热导率高且可调节(0.2至20W/m·K)，可真正实现保温杯的快速降温以及某特定温度下的长时保温。 

(3)本发明采用纤维复合气凝胶材料作为隔热层，热导率低(0.01至 0.03W/m·K)、隔热性能优异，保温效果好。 

(4)结构简单，容易制造和使用。 

本发明的智能温控高效保温杯具有广泛的用途，可代替日常的中空保温杯、真空保温杯用于日常饮水，还可用作泡茶杯、儿童饮奶杯等。 

附图说明

图1显示了根据本发明的一个优选的实施方式的智能温控高效保温杯的结构示意图。其中，附图标记表示如下：1.外筒壁；2.纤维气凝胶隔热层；3.中间筒壁；4.导热相变层；5.内筒壁；6.杯盖。 

具体实施方式

本发明提供了一种智能温控高效保温杯，所述保温杯具有杯体，其特征在于，所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁。 

对于相变材料，其相变方式主要有固-固相变、固-液相变、液-汽相变、固-汽相变等，其中固-固相变由于相变过程中无液态或汽态物质产生而方便人们实际工程应用，但由于其相变温度范围不适合饮用水杯用以及易产生塑晶现象而无法应用于本发明所述的保温杯；对于液-汽相变、固-汽相变等形式的相变材料，由于汽态物质的产生而导致较大的内部膨胀压力，也无法应用于本发明所述的保温杯。所以，只有固-液形式的相变最适合本发明所述的保温杯。对于固-液形式的相变材料，种类很多，其中的金属类相变具有较强的腐蚀性和一定的毒性，无机水合盐存在析晶、过冷、非协同效应等问题而导致其循环稳定差，也不适合多次循环使用。为避免上述问题，本发明采用了循环稳定性好的高级脂肪烃、烷烃型石蜡和聚乙二醇等相变材料。 

在一些优选的实施方式中，所述相变材料选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃(例如18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、 29、30、32、34、36、38、40、42、44、46、47、48或50个碳原子的高级脂肪烃)、熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡(例如熔点为30、40、50、60、70、80或85℃的烷烃型石蜡)、分子量为800至20000的聚乙二醇(例如分子量为800、900、1000、2000、4000、8000、10000或20000的聚乙二醇)组成的组；更优选的是，所述相变材料选自由由碳原子数为18至50的高级脂肪烃和熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡组成的组；进一步优选的是，所述相变材料是熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡。 

现有相变材料(包括具有例如熔点可控、价格便宜、无毒等优点的石蜡)普遍存在热导率低的问题，使得使用其作为速冷保温杯中的相变材料时存在无法使保温杯内容物迅速冷却的问题。 

在本发明中，使用的是具有高热导率的相变材料(本文有时称为导热相变材料或者高导热相变材料)。在一些优选的实施方式中，所述导热相变层的热导率为0.2至20W/m·K，例如为0.2、0.4、0.8、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20W/m·K。为了提高相变材料的热导率，以使得保温杯能够使其中的内容物迅速冷却，本发明在一些优选的实施方式中通过利用具有高热导率的填料(本文有时称为“高导热填料”或者“导热填料”)与相变材料(例如上述的相变材料)混合或者复合而得到具有上述热导率的高导热相变材料。在这种情况下，上述导热相变层包含相变材料和导热填料。 

在一些优选的实施方式中，所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组。更优选的是，所述导热填料选自由导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；进一步优选的是，所述导热填料选自由石墨烯和膨胀石墨组成的组，因为这样的材料具有片状结构，各片状结构相互搭接而存在于材料中，因此具有比例如以球状颗粒存在的材料具有更加优越的热导率，这可能是因为球状颗粒材料的各个颗粒之间接触面积较小，在材料内部有时甚至出现相邻颗粒之间没有相互接触的情况。 

导热填料除可以提高热导率之外，还可以采用导热填料来改变相变材料的相变状态，例如可以使固液相变材料变成固固相变材料，从而减 少了相变材料的流体相对用于隔热保温的气凝胶材料隔热材料(将在下文进行更加详细的描述)性能的不利影响或者避免了对在隔热层和相变材料层之间设置中间筒壁的需要。 

例如，本发明中当高导热填料达到一定比例时，如膨胀石墨质量百分含量为10％以上、石墨烯质量百分含量5％以上、铜粉和铝粉质量百分含量40％以上，石墨粉和高导热纤维质量百分含量30％以上时，由于其较高的孔隙率和比表面积，与相变材料复合后形成的高导热相变层可转化为形式上的“固-固”相变，因此，可避免常规的固-液相变过程中液态相变材料对气凝胶材料纳米孔结构的破坏，提高其循环使用性能稳定性。 

于是，在一些优选的实施方式中，所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为50％至100％，例如为50、60、70、80、85、90、95％；更优选为70％至95％；进一步优选为80％至90％。此外，所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为5％至30％，例如为5、10、15、20、25或30％；更优选为10％至20％。所述相变材料和所述导热填料的质量百分含量可以热导率和相变相态的需要来选择。 

为了防止相变材料吸热相变之后所积蓄的热量不会散失过快而影响到保温杯的保温性能，本发明还在导热相变层之外设置了气凝胶隔热层。在一些优选的实施方式中，所述气凝胶隔热层采用纤维复合气凝胶隔热材料，气凝胶材料例如维复合气凝胶隔热材料是目前为止隔热性能最好的纤维复合气凝胶隔热材料，其隔热性能远远高于常规的棉毡、塑料、泡沫、陶瓷等，因此，具有良好的保温效果。由于可以采用导热填料来改变相变材料的相变相态，因此在相变材料经过采用导热填料填充后变为固固相变材料的情况下，可以在无需在导热相变层和气凝胶隔热层之间设置任何阻挡层(例如下文所述的中间筒壁层)。由此，本发明采用导热相变层材料和隔热性能优异的纤维复合气凝胶材料，实现高效传热与高效隔热的有机结合，进而获得一种真正意义上的快速降温且控温的高效保温杯。作为替代方式，也可以设置阻挡层而结合使用固液相变材料和所述气凝胶隔热层。 

在使用纤维复合气凝胶隔热材料的情况下，所述纤维复合气凝胶隔 热材料由纤维与气凝胶材料复合组成。在一些优选的实施方式中，所述气凝胶隔热层的热导率为0.01至0.03W/m·K，例如为0.01、0.02或0.03W/m·K。 

另外，优选所述纤维为选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维组成的组；更优选的是，所述纤维选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、玄武岩纤维组成的组；进一步优选的是，所述纤维选自由玻璃纤维和高硅氧纤维组成的组。另外优选的是，所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶、纤维素气凝胶组成的组；更优选的是，所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶组成的组，进一步优选的是，所述气凝胶材料为二氧化硅气凝胶。 

另外，本发明对所述相变材料的熔融相变温度没有特别的限制，前提是所述熔融相变温度要符合保温杯的目标用途。一般情况下，所述熔融相变温度可以为30至85℃，例如30、40、50、60、70、80或85℃。例如，对于饮水用保温杯或者奶瓶，饮用温度在30至40℃为宜，因此可以选取熔融相变温度为30℃至40℃。同样的，作为盛菜容器时可以选取熔融相变温度为50℃至85℃的相变材料。盛汤容器可以选取熔融相变温度为例如40℃至55℃的相变材料。 

在本发明中，优选选用具有高相变潜热的相变材料，以提高冷却和蓄热能力，尤其是在高容量的保温杯的情况下。在一些优选的实施方式中，所述相变材料的相变潜热为160至270kJ/kg，例如为160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260或270kJ/kg。 

在导热填料含量较低的情况下，导热相变材料可能仍然为固液相变材料，在这种情况下，为了防止相变材料发生相变之后对气凝胶隔热层中的气凝胶材料的微观结构造成不利影响，可以在所述导热相变层与气凝胶隔热层之间设置中间筒壁层。当然，即使所述导热相变材料为固固相变材料，也可以设置该中间筒壁层。 

另外，本发明所述的保温杯还可以包括杯盖，该杯盖可以与普通保 温杯杯盖的结构和功能相同。杯盖与杯体之间的连接可为例如螺纹连接。 

在一个替代的实施方式中，所述保温杯还可以包括与所述内筒壁的外侧空间连通的开口和用于封闭所述开口的密封件。以便可以根据需要增加、减少或者更换其中的相变材料。 

本发明的对导热相变层的厚度和气凝胶隔热层的厚度没有特别限制，可以根据需要将导热相变层的厚度和/或气凝胶隔热层的厚度设置成1至10mm，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10mm；优选1至5mm，更优选2至3mm。 

在一些优选的实施方式中，所述保温杯的杯体中的内筒壁、外筒壁以及中间筒壁材质选自由不锈钢、铝合金、钛合金、镁合金、铜、塑料、陶瓷、玻璃组成的组；优选为不锈钢、铝合金、陶瓷，更优为选不锈钢。杯体筒壁厚度没有特殊要求，与现有保温杯相同即可。 

现在参照图1对本发明所述的保温杯进行说明。 

图1显示了根据本发明的一个优选实施方式的智能温控高效保温杯的结构示意图，该保温杯包括外筒壁1，气凝胶隔热层2，中间筒壁3，导热相变层4，内筒壁5，以及可选的杯盖6。导热相变层4紧贴内筒壁5，实现杯内热水热量向导热相变层的快速传递。气凝胶隔热层2设置于导热相变层4和外筒壁1之间，防止导热相变层4吸收的热量向外扩散，实现保温功能。此外，可以根据需要在导热相变层4与气凝胶隔热层2之间设置一层中间筒壁3，目的是防止在相变材料为流体相(例如液相)时(例如当导热相变层4中导热填料含量低时由于相变材料熔融后渗出的液体时)对气凝胶隔热层2造成的不利影响。另外，所述保温杯还可选地包括杯盖6。 

在一些优选的实施方式中，所述所述保温杯的杯底可以向上凹进，从而在放置杯子时在杯底存在空气，以进一步提高保温效果。 

在一些优选的实施方式中，所述内筒壁具有比所述外筒壁高的导热性能，从而有利于提供杯子的速冷和保温作用。 

在一些优选的实施方式中，所述所述保温杯设置可以用于更换、增加或减少相变材料的开口，密封所述开口的密封件，由此可以根据需要 通过所述开口减少、增加、更换相变材料，并且在使用的过程中利用密封件封闭所述开口。 

本发明提供了一种智能高效保温杯，所述保温杯的一个优点在于采用高导热相变材料作为储热层，利用相变材料的熔融相变过程吸收大量相变潜热的原理，实现了杯内水温能够快速降至所需温度，满足饮水者在较短时间内即可饮用的需求。同时，随着时间的延长，当水温下降后，储热层发生凝固相变过程并释放之前吸收的大量热于杯内水中，避免水温大幅度下降，起到维持水温在饮用温度范围内的作用。因此，该保温杯具有智能温控的功能。另外，该保温杯采用目前热导率最低、隔热效果最好的气凝胶材料作为隔热层，进一步实现保温杯长时间保温的效果，克服了其他隔热材料存在的隔热性能不足或者真空隔热制造工艺复杂以及在形成真空腔室过程中对相变材料的破坏。 

本发明的保温杯另一个优点是通过将相变材料与导热填料复合后获得热导率可调的导热相变层，以满足不同场合对不同降温速率的需求。所采用的相变材料的相变温度具有可选择性，满足不同场合对不同饮用温度的需求。所采用的相变材料具有较高的相变潜热，满足储热层储热能力大的需求，因而可减少储热层所占保温杯容积和重量的比例；所采用的相变材料具有良好的循环稳定性，满足保温杯日常中多次重复使用的需求。此外，相变材料与导热填料复合后形成的复合相变层的体积膨胀率低，避免了因相变材料工作过程中的膨胀-收缩的反复过程对保温杯造成的变形的影响。 

另外需要指出的是，在本文中，除非另有说明，否则术语“选自由......组”是指选自所述组的任意一种，或者是所述组中任意两种以上的任意组合。另外除非另有说明，否则本专利申请文件中所述及的原材料均可从市场上直接采购。 

实施例 

下文将以实施例的形式对本发明作进一步说明。然而，这些实施例只是就本发明的优选实施方式进行举例说明，本发明的保护范围不应解释为仅限于这些实施例。 

实施例1： 

制造一种智能温控高效保温杯，其中采用不锈钢作为外筒壁和内筒壁，内筒壁外紧贴2mm导热相变层，导热相变层外紧贴2mm玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶隔热层，气凝胶隔热层外为外筒壁。其中导热相变层由熔点60℃的石蜡与膨胀石墨按质量百分含量90％与10％复合而成，热导率为10W/m·K，熔点60℃石蜡的相变温度为60℃，相变潜热为210kJ/kg。 

向该智能温控高效保温杯中倒入95℃以上的热水，1min后杯内热水降至80℃左右，3min后杯内热水降至60℃左右，达到了初步饮用的温度。杯盖盖紧的状态下，杯内热水维持在60至55℃达1h，而后杯内温度缓慢下降。该实施例所述的保温杯可用于日常饮水的保温杯。 

实施例2： 

制造一种智能温控高效保温杯，其中采用采用不锈钢作为外筒壁和内筒壁，内筒壁外紧贴2mm导热相变层，导热相变层外紧贴3mm玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶隔热层，纤维复合气凝胶隔热层外为外筒壁。其中导热相变层由熔点80℃的石蜡与石墨烯按质量百分含量95％与5％复合而成，其热导率为5W/m·K，其中熔点80℃石蜡的相变温度为80℃，相变潜热为250kJ/kg。 

向该智能温控高效保温杯中倒入95℃以上的热水，1min后杯内热水降至80℃左右，达到了泡茶(绿茶)的温度。杯盖盖紧的状态下，杯内热水维持在80～70℃达到了1h，而后杯内温度缓慢下降。该实施例所述的智能温控高效保温杯可用于日常泡茶饮茶水用的保温杯。 

实施例3： 

制造一种智能温控高效保温杯，其中采用玻璃作为外筒壁和内筒壁，内筒壁外紧贴2mm导热相变层。其中导热相变层由熔点40℃的石蜡与膨胀石墨按质量百分含量80％与20％复合而成，其热导率为20W/m·K，其中熔点40℃石蜡的相变温度为40℃，相变潜热为220kJ/kg。 

向该智能温控高效保温杯中倒入70℃左右的热水，2min后杯内热水降至40℃左右，达到了冲泡奶粉的温度。杯盖盖紧的状态下，杯内热水 维持在40～35℃达到了0.5h，而后杯内温度缓慢下降。该实施例所述的智能温控高效保温杯可用于日常儿童冲泡奶粉饮奶用的保温杯。 

实施例4至16 

除下表1所列内容之外，实施例4至16采用与实施例1相同的方式实施。 

为了验证保温杯的循环稳定性，对实施例17至22所得到的保温杯进行100次试验测试(初始水温为95℃)。结果表明，实施例17至实施例20的保温杯内的热水降温速率和保温时间无明显变化，表明其具有良好的循环稳定性。对于实施例17和18，推测是由于实施例17至实施例18中高导热相变层中的导热填料作用形成“固-固”形式相变而未对气凝胶隔热材料造成不利影响；对于实施例19至实施例20，推测是由于高导热相变层与气凝胶隔热层之间设置了中间筒壁层而避免了相变后的液态相变材料对气凝胶隔热层造成的破坏作用。实施例21和22的保温杯在第二次使用时，保温时间由1.5h缩短至0.5h；第五次使用时，其已无明显的保温过程，推测是由于导热填料较少，导热相变层相变时产生的液态物质对气凝胶材料的孔洞结构产生明显的破坏作用，致使其隔热性能大大下降，表现为保温杯的保温时间大大缩短，降低了实用性能。 

本文中所描述的实施例仅仅是对本发明的优选实施例所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以根据本发明所公开的内容对所描述的实施例进行各种修改，但是由此修改而得到的没有偏离本发明的实质的技术方案仍然落在所附权利要求书所限定的范围之内。 

Claims (10)

1.一种智能温控高效保温杯，所述保温杯具有杯体，其特征在于，所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁。

2.如权利要求1所述的保温杯，其特征在于，所述杯体还包括位于所述导热相变层与所述气凝胶隔热层之间的中间筒壁层。

3.如权利要求1或2所述的保温杯，其特征在于，所述保温杯还包括杯盖；优选的是，所述杯盖与所述杯体螺纹连接。

4.如权利要求1至3中任一项所述的保温杯，其特征在于，所述保温杯还包括与所述内筒壁的外侧空间连通的开口和用于封闭所述开口的密封件。

5.如权利要求1至4中任一项所述的保温杯，其特征在于：

所述导热相变层的厚度和/或所述气凝胶隔热层的厚度为1至10mm，优选1至5mm，更优选2至3mm。

6.如权利要求1至5中任一项所述的保温杯，其特征在于：

所述导热相变层由相变材料与导热填料混合或复合而成；优选的是，所述导热相变层的热导率为0.2至20W/m·K。

7.如权利要求6所述的保温杯，其特征在于：

所述相变材料的熔融相变温度为30至85℃；和/或

所述相变材料的相变潜热为160至270kJ/kg；

所述相变材料选自由碳原子数为18至50的高级脂肪烃、熔点为30℃至85℃的烷烃型右蜡、分子量为800至20000的聚乙二醇组成的组；更优选的是，所述相变材料选自由由碳原子数为18至50的高级脂肪烃和熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡组成的组；进一步优选的是，所述相变材料是熔点为30℃至85℃的烷烃型石蜡；和/或

所述导热相变层中的所述相变材料的质量百分比含量为50％至100％，更优选为70％至95％，进一步优选为80％至90％。

8.如权利要求6或7所述的保温杯，其特征在于：所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；优选的是，所述导热填料选自由导热碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；更优选的是，所述导热填料选自由石墨烯和膨胀石墨组成的组；和/或

所述导热相变层中的所述导热填料的质量百分比含量为5％至30％，更优选为10％至20％。

9.如权利要求1至8中任一项所述的保温杯，其特征在于：

所述气凝胶隔热层为由纤维与气凝胶材料复合组成的纤维复合气凝胶隔热层；

优选的是，所述气凝胶隔热层的热导率为0.01至0.03W/m.K；

另外优选的是，所述纤维为选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维组成的组；更优选的是，所述纤维选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、玄武岩纤维组成的组；进一步优选的是，所述纤维选自由玻璃纤维和高硅氧纤维组成的组；和/或

另外优选的是，所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶、纤维素气凝胶组成的组；更优选的是，所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶组成的组，进一步优选的是，所述气凝胶材料为二氧化硅气凝胶。

10.如权利要求1至9中任一项所述的保温杯，其特征在于，所述杯体中的内筒壁、外筒壁和/或中间筒壁的材质选自由不锈钢、铝合金、陶瓷组成的组；优选的是，所述内筒壁的材质的热导率高于所述外筒壁的材质的热导率。