CN105972854B - 一种一面受热背面自冷的板材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一面受热背面自冷的板材，其特征是两块绝缘材质的基板上分别蒸镀有金属A、金属B，在金属B的蒸镀面上又蒸镀有一层由无数个不相连的微小的金属B凸点组成的蒸镀面并与金属A蒸镀面紧贴，同时金属A、金属B蒸镀层一端分别引出一条与蒸镀层同材质的导线与冷端的制冷板导线相连接，令冷端的金属A、金属B导线处于较低的温度环境，产生温差电动势，给制冷板供电；制冷板上设计有多个P型半导体和多个N型半导体相互间隔交错排列，其朝向供电板的一面形成多组P－N组，朝向冷面基板的一面形成多组N－P组，此时，热面导体发热，冷面导体制冷。本发明具有构思独特、设计巧妙、环保节能的特点，并可广泛应用于多个领域。

Description

一种一面受热背面自冷的板材及其制造方法

技术领域

本发明属于新材料领域，特别涉及一种一面受热背面自冷的板材及其制造方法。

背景技术

汽车在我们现代生活中处处可见，但在享受现代汽车的同时也被这些汽车带来了困扰，如炎热的夏天汽车停在室外太阳晒后车内酷热难忍，人们为了解决这一问题想尽了各种办法如遮阳罩，往车内喷洒干冰，开窗通风，启动汽车发动机提前开启车内空调等等。除了后面这种办法有效果外，其余效果均不是太大。再来，现代航天技术中飞船在太空的室外温度朝阳面几百度背阳面零下几百度，为了保持飞船舱内温度适宜在飞船外表面包裹着一层绝热材料同时舱内还要有一套空调系统。半导体制冷技术已应用于多个领域如在太空飞船中，电子芯片降温，半导体制冷冰箱等等，但这些都需要另外提供电源。从以上可以看出，对于以上的问题要不解决不了，要不解决效果不理想，要不解决成本高。如何充分利用太阳辐射到物体表面的热能产生电能又用这电能给半导体制冷器供电，使半导体制冷器的冷面或热面对着我们需要的地方，如何将半导体制冷器和能将太阳辐射到物体表面的热能产生电能的材料拼在一起，设计一种一面受热背面制冷的板材及其制造方法。就成了本发明的主要研究课题 。

发明内容

本发明的目的就是要解决现有技术手段解决不理想的或是解决成本高的问题，设计出能热电直接转换再直接供电的一种一面受热背面自冷的板材及其制造方法。

根据赛贝克效应：两种不同的金属导线相连接时，两个接点处在不同的温度环境中时，两点间就会产生一个温差电动势，温差电动势的大小与两种金属的材质和两点之间的温差的大小有关，与接点的大小与两种不同金属导线的直径长短无关；再根据珀尔贴效应：当电流流经两种不同的导体形成的接点时，接点处会产生放热或吸热现象，放热和吸热的大小于电流的大小有关，根据这一效应得到：电流由N型半导体流到P型半导体时连接两种类型半导体的导线接点会产生吸热现象，电流由P型半导体流到N型半导体时连接两种类型半导体的导线接点会产生放热。为实现本发明的目的根据上述的效应现象得出本发明的具体技术方案如下：一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于在一绝缘基板上覆有A金属膜，在另一绝缘基板上覆有B金属膜，在B金属膜的面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的B金属凸点，B金属凸点与A金属膜面紧贴，形成无数个A金属与B金属的接触点因而形成热电势供电板，由A金属材料制成的A金属导线的一头与供电板一端的A金属膜相连接，另一头为冷端与接线端子相连接，由B金属材料制成的B金属导线的一头与供电板一端的B金属膜相连接，另一头为冷端与接线端子相连接；覆有B金属膜的绝缘基板的背面覆有有许多两两间存在空隙的导电金属膜，每块导电金属膜上从左到右间隔紧贴着N型半导体和P型半导体，两相邻的导电金属膜上的P型半导体和N型半导体的另一端紧贴在冷面绝缘基板上覆有的同一块导电金属膜上，同样冷面绝缘基板上也覆有许多两两间存在空隙的导电金属膜，每块导电金属膜上从左到右间隔紧贴着P型半导体和N型半导体，冷面绝缘基板上两相邻的导电金属膜上的N型半导体和P型半导体的另一端紧贴在B金属的绝缘基板背面覆有的同一块导电金属膜上；A金属导线的冷端通过导线接到冷面绝缘基板导电金属膜上的P型半导体，B金属导线的冷端通过导线接到B金属的绝缘基板背面覆有的导电金属膜上的P型半导体。

进一步的，以上所述的一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于A金属导线和B金属导线的冷端接在一特制的接线端子中，该接线端子的绝缘体内空腔中注入有比热容较大的普通水或是重水，并将该接线端子置放在相对阴凉的地方。

进一步的，以上所述的一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于所述的A金属与B金属配对的金属材质为铜∕康铜或镍铬∕考铜或镍铬∕镍铝或铂铑∕铂。

进一步的，以上所述的一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于所述的A金属的绝缘基板、B金属的绝缘基板和冷面绝缘基板为玻璃或陶瓷板或绝缘树脂板或塑料板或塑料膜。

进一步的，以上所述的一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于所述的绝缘基板覆上的A金属膜和B金属膜及导电金属膜，或采用蒸镀的方式或采用电镀的方式或采用贴膜的方式。

一种一面受热背面自冷的板材的制造方法，其特征在于：步骤一、绝缘基板覆膜面做洁净和粘接性处理；步骤二、对A金属膜绝缘基板覆上A金属膜、对B金属膜绝缘基板一面加厚覆上B金属膜另一面覆上导电金属膜、对冷面绝缘基板覆上导电金属膜；步骤三、对已覆上B金属膜和导电金属膜绝缘基板的两个面分别涂上感光树脂，对冷面绝缘基板覆有导电金属膜的面上涂上感光树脂，待其固化；步骤四、将分别布满了无数个密集布置又不相连的微小B金属凸点的感光阴胶片和B金属膜绝缘基板背面许多两两间存在空隙的导电金属膜的感光阴胶片及冷面绝缘基板上面的许多两两间存在空隙导电金属膜的感光阴胶片，分别紧贴在B金属膜的面上和其背面导电金属膜的面上及冷面绝缘基板导电金属膜的面上并进行感光；步骤五、用清洗剂洗掉未感光的树脂，将要腐蚀掉的B金属膜和要腐蚀掉的导电金属膜裸露出来；步骤六、用腐蚀剂将裸露的B金属膜腐蚀二分之一厚度，用腐蚀剂将裸露的导电金属膜全部腐蚀掉；步骤七、漂洗掉腐蚀剂并将感光后固化的树脂清除干净即B金属膜面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的B金属凸点便加工完成其绝缘基板的背面覆有许多两两间存在空隙的导电金属膜也加工完成，同理冷面绝缘基板上覆有许多两两间存在空隙的导电金属膜也加工完成；步骤八、将绝缘基板上蒸镀有A金属膜的面与B金属膜面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的B金属凸点紧压在一起，并在A金属膜和B金属膜上接入电源两端通电一会儿使无数个密集布置又不相连的微小的B金属凸点与A金属膜在触点接触电阻发热的作用下熔接成无数个密集布置又不相连的微小的焊接点，另外同时在冷面绝缘基板上覆有许多两两间存在空隙的每一块导电金属膜上从左到右按顺序贴焊上或用导电胶粘上P型半导体和N型半导体；步骤九、将冷面绝缘基板上有P型半导体和N型半导体的一面按顺序与B金属膜绝缘基板背面印有焊锡膏或导电胶的导电金属膜对齐并压紧；步骤十、用热风将P型半导体和N型半导体与相应的导电片焊接好或充分粘结好；步骤十一、在A金属膜和B金属膜上分别接入A金属导线和B金属导线，A金属导线和B金属导线的另一端接入冷端接线端子，在B金属膜绝缘基板背面的导电金属膜和冷面绝缘基板上面的导电金属膜分别接入引出导线，引出导线另一端分别对应的接入到冷端接线端子的A金属导线和B金属导线。

本发明是这样工作的：将本发明的板材制成一封闭的空间，蒸镀有A金属膜绝缘基板的一面朝外冷面绝缘基板朝向里，将A金属导线和B金属导线的冷端接入到內灌有重水的接线端子并通过该接线端子用导线分别接到相应的导电金属膜上，将內灌有重水的接线端子藏在外面的底部即晒不到太阳通风凉爽的地方。当外面受到太阳晒时，这时A金属膜与B金属膜上的接点与冷端內灌有重水的接线端子有温差，这时就有热电流从N型半导体流到P型半导体，因而就在整个内面产生吸热，两点的温差越大热电流就越大，里面的吸热效果就越好。

本发明具有构思独特、设计巧妙、环保节能的特点，可广发应用于航天航空、汽车工业、建材等多个领域，同时改善了半导体制冷板需要外界供电的弊端。

为了更好的说明本发明，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为一种一面受热背面自冷的板材的结构图。

图2为一种一面受热背面自冷的板材的工作原理电路图。

图中：1－铂铑金属膜；2－热面；3－铂铑金属绝缘基板；4－热面导电金属膜；5－铂金属膜；6－铂金属凸点；7－铂金属绝缘基板 ；8－冷面导电金属膜；9－正极导线 ；10－冷面绝缘基板 ；11－冷面 ；12－冷端重水接线端子；13－负极导线 ；14－铂铑金属导线 ；15－铂金属导线 。

具体实施方式

参照图1、图2，在一绝缘基板上蒸镀有铂铑金属膜1，在另一绝缘基板上蒸镀有铂金属膜5，在铂金属膜5的面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的铂金属凸点6，铂金属凸点6与铂铑金属膜1面紧贴，形成无数个铂铑金属与铂金属凸点6接触的接触点，因而形成热电势供电板，由铂铑金属材料制成的铂铑金属导线14的一头与供电板一端的铂铑金属膜1相连接，另一头冷端与冷端重水接线端子12相连接，由铂金属材料制成的铂金属导线15的一头与供电板一端的铂金属膜5相连接，另一头为冷端与冷端重水接线端子12相连接；铂金属膜绝缘基板7的背面蒸镀有许多两两间存在空隙的热面导电金属膜4，每块热面导电金属膜4上从左到右间隔紧贴焊着N型半导体和P型半导体，两相邻的热面导电金属膜4上的P型半导体和N型半导体的另一端紧贴在冷面绝缘基板10上蒸镀的同一块冷面导电金属膜8上，同样冷面绝缘基板10上也蒸镀许多两两间存在空隙的冷面导电金属膜8，每块冷面导电金属膜8上从左到右间隔紧贴焊着P型半导体和N型半导体，冷面绝缘基板8上两相邻的冷面导电金属膜8上的N型半导体和P型半导体的另一端紧贴在铂金属绝缘基板7背面蒸镀有的同一块热面导电金属膜4上；铂铑金属导线14的冷端通过导线9接到冷面绝缘基板冷面导电金属膜8上的P型半导体，铂金属导线15的冷端通过导线13接到金铂属绝缘基板7背面蒸镀有的热面导电金属膜4上的P型半导体。所述铂铑金属导线14和铂金属导线15的冷端接在一特制的冷端重水接线端子12中，冷端重水接线端子12的绝缘体内空腔中注入有比热容大的重水。所述的铂铑金属绝缘基板3、铂金属绝缘基板7和冷面绝缘基板10为玻璃板。

一种一面受热背面自冷的板材的制造方法：步骤一、玻璃板蒸镀面做洁净和粘接性处理；步骤二、对铂铑金属绝缘基板3蒸镀铂铑金属膜1、对铂金属绝缘基板7一面加厚蒸镀铂金属膜5另一面蒸镀热面导电金属膜4、对冷面绝缘基板10蒸镀冷面导电金属膜8；步骤三、对已蒸镀铂金属膜5和热面导电金属膜4的绝缘基板的两个面分别涂上感光树脂，对冷面绝缘基板10蒸镀有冷面导电金属膜8的面上涂上感光树脂，待其固化；步骤四、将分别布满了无数个密集布置又不相连的微小铂金属凸点6的感光阴胶片和铂金属膜绝缘基板7背面许多两两间存在空隙的热面导电金属膜4的感光阴胶片及冷面绝缘基板10上面的许多两两间存在空隙冷面导电金属膜8的感光阴胶片分别紧贴在铂金属膜5的面上和其背面热面导电金属膜4的面上及冷面绝缘基板10的冷面导电金属膜8的面上并进行感光；步骤五、用清洗剂洗掉未感光的树脂，将要腐蚀掉的铂金属膜和要腐蚀掉的导电金属膜裸露出来并漂洗风干；步骤六、用腐蚀剂将裸露的铂金属膜5腐蚀二分之一厚度，用腐蚀剂将裸露的导电金属膜4、8全部腐蚀掉；步骤七、漂洗掉腐蚀剂并将感光后固化的树脂清除干净即铂金属膜5面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的铂金属凸点6便加工完成其绝缘基板7的背面覆有许多两两间存在空隙的热面导电金属膜4也加工完成，同理冷面绝缘基板10上蒸镀有许多两两间存在空隙的冷面导电金属膜8也加工完成；步骤八、将绝缘基板3上蒸镀有铂铑金属膜1的面与铂金属膜5面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的铂金属凸点6紧压在一起，并在铂铑金属膜1和铂金属膜5上接入电源两端通电一会儿使无数个密集布置又不相连的微小的铂金属凸点6与铂铑金属膜1在触点接触电阻发热的作用下熔接成无数个密集布置又不相连的微小的焊接点，另外同时在冷面绝缘基板10上蒸镀有许多两两间存在空隙的每一块冷面导电金属膜8上从左到右按顺序贴焊上P型半导体和N型半导体；步骤九、将冷面绝缘基板10上贴焊有P型半导体和N型半导体的一面按顺序与铂金属膜绝缘基板7背面印有焊锡膏的导电金属膜4对齐并压紧；步骤十、用热风将P型半导体和N型半导体与相应的导电金属膜焊接好；步骤十一、在铂铑金属膜1和铂金属膜5上分别接入铂铑金属导线14和铂金属导线15，铂铑金属导线14和铂金属导线15的另一端接入冷端重水接线端子12，在铂金属膜绝缘基板7背面的热面导电金属膜4和冷面绝缘基板10上面的冷面导电金属膜8分别接入引出负极导线13和正极导线 9，引出导线另一端分别对应的接入到冷端重水接线端子12的铂金属导线15和铂铑金属导线14。这样整块板就制造完成。

本发明具体实施例是这样工作的：将本发明的板材制成一封闭的空间，蒸镀有铂铑金属膜绝缘基板3的一面朝外，冷面绝缘基板10朝向里，将铂铑金属导线14和铂金属导线15的冷端接入到內灌有重水的冷端重水接线端子12并通过该接线端子用导线分别接到相应的导电金属膜上见图1所示，将內灌有重水的冷端重水接线端子12藏在外面的底部即晒不到太阳通风凉爽的地方。当外面受到太阳晒时，这时铂铑金属膜1与铂金属膜5上的铂金属凸点6与冷端內灌有重水的冷端重水接线端子12有温差，这时就有热电流从N型半导体流到P型半导体，因而就在整个内面产生吸热，两点的温差越大热电流就越大，里面的吸热效果就越好。

本发明具有构思独特、设计巧妙、环保节能的特点，可广泛应用于航空航天、汽车工业、建材等多个领域，同时改善了传统制冷板需要外界供电的弊端。

以上所列举的实施例仅为众多实施例的一种，无法一一列举。凡依本发明申请的保护范围所做的修改修饰延伸改进均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于在一绝缘基板上覆有A金属膜，在另一绝缘基板上覆有B金属膜，在B金属膜的面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的B金属凸点，B金属凸点与A金属膜面紧贴，形成无数个A金属与B金属的接触点因而形成热电势供电板，由A金属材料制成的A金属导线的一头与供电板一端的A金属膜相连接，另一头为冷端与接线端子相连接，由B金属材料制成的B金属导线的一头与供电板一端的B金属膜相连接，另一头为冷端与接线端子相连接；覆有B金属膜的绝缘基板的背面覆有许多两两间存在空隙的热面导电金属膜，每块热面导电金属膜上从左到右间隔紧贴着N型半导体和P型半导体，两相邻的热面导电金属膜上的P型半导体和N型半导体的另一端紧贴在冷面绝缘基板上覆有的同一块冷面导电金属膜上，同样冷面绝缘基板上也覆有许多两两间存在空隙的冷面导电金属膜，每块冷面导电金属膜上从左到右间隔紧贴着P型半导体和N型半导体，冷面绝缘基板上两相邻的冷面导电金属膜上的N型半导体和P型半导体的另一端紧贴在B金属的绝缘基板背面覆有的同一块热面导电金属膜上；A金属导线的冷端通过导线接到冷面绝缘基板冷面导电金属膜上的P型半导体，B金属导线的冷端通过导线接到B金属的绝缘基板背面覆有的热面导电金属膜上的P型半导体。

2.根据权利要求1所述的一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于A金属导线和B金属导线的冷端接在一特制的接线端子中，该接线端子的绝缘体内空腔中注入有普通水或是重水。

3.根据权利要求1所述的一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于所述的A金属与B金属配对的金属材质为铜∕康铜或镍铬∕考铜或镍铬∕镍铝或铂铑∕铂。

4.根据权利要求1所述的一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于所述的A金属的绝缘基板、B金属的绝缘基板和冷面绝缘基板为玻璃或陶瓷板或绝缘树脂板或塑料板或塑料膜。

5.根据权利要求1所述的一种一面受热背面自冷的板材，其特征在于所述的绝缘基板覆上的A金属膜和B金属膜及导电金属膜，或采用蒸镀的方式或采用电镀的方式或采用贴膜的方式。

6.一种一面受热背面自冷的板材的制造方法，其特征在于：步骤一、绝缘基板覆膜面做洁净和粘接性处理；步骤二、对A金属膜绝缘基板覆上A金属膜、对B金属膜绝缘基板一面加厚覆上B金属膜另一面附上热面导电金属膜、对冷面绝缘基板覆上冷面导电金属膜；步骤三、对已覆上B金属膜和热面导电金属膜绝缘基板的两个面分别涂上感光树脂，对冷面绝缘基板覆有冷面导电金属膜的面上涂上感光树脂，待其固化；步骤四、将分别布满了无数个密集布置又不相连的微小B金属凸点的感光阴胶片和B金属膜绝缘基板背面许多两两间存在空隙的热面导电金属膜的感光阴胶片及冷面绝缘基板上面的许多两两间存在空隙冷面导电金属膜的感光阴胶片，分别紧贴在B金属膜的面上和其背面热面导电金属膜的面上及冷面绝缘基板冷面导电金属膜的面上并进行感光；步骤五、用清洗剂洗掉未感光的树脂，将要腐蚀掉的B金属膜和要腐蚀掉的导电金属膜裸露出来并漂洗风干；步骤六、用腐蚀剂将裸露的B金属膜腐蚀二分之一厚度，用腐蚀剂将裸露的导电金属膜全部腐蚀掉；步骤七、漂洗掉腐蚀剂并将感光后固化的树脂清除干净即B金属膜面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的B金属凸点便加工完成其绝缘基板的背面覆有许多两两间存在空隙的热面导电金属膜也加工完成，同理冷面绝缘基板上覆有许多两两间存在空隙的冷面导电金属膜也加工完成；步骤八、将绝缘基板上蒸镀有A金属膜的面与B金属膜面上布满了无数个密集布置又不相连的微小的B金属凸点紧压在一起，并在A金属膜和B金属膜上接入电源两端通电一会儿使无数个密集布置又不相连的微小的B金属凸点与A金属膜在触点接触电阻发热的作用下熔接成无数个密集布置又不相连的微小的焊接点，另外同时在冷面绝缘基板上覆有许多两两间存在空隙的每一块冷面导电金属膜上从左到右按顺序贴焊上或用导电胶粘上P型半导体和N型半导体；步骤九、将冷面绝缘基板上贴焊有或粘有P型半导体和N型半导体的一面按顺序与B金属膜绝缘基板背面印有焊锡膏或导电胶的热面导电金属膜对齐并压紧；步骤十、用热风将P型半导体和N型半导体与相应的导电片焊接好或加压粘接好；步骤十一、在A金属膜和B金属膜上分别接入A金属导线和B金属导线，A金属导线和B金属导线的另一端接入冷端接线端子，在B金属膜绝缘基板背面的热面导电金属膜和冷面绝缘基板上面的冷面导电金属膜分别接入引出导线，引出导线另一端分别对应的接入到冷端接线端子的B金属导线和A金属导线。