CN106119653A - 一种相变金属合金、合金恒温被及合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种相变金属合金、合金恒温被及合金的制备方法，其目的在于提供一种相变温度为26℃的低熔点金属合金及其在恒温被上的应用。本发明所述的相变温度为26℃的低熔点金属合金由镓、铟、铋和铯金属组成合金；所述的相变金属合金恒温被，包含被体，其特征在于，所述被体内部有恒温夹层；所述恒温夹层包含至少一层或一层以上保温层和一层或一层以上恒温层，所述保温层由涂层浆料和酚醛树脂中空微球制成，所述恒温层由相变微胶囊和涂层浆料制成。所述相变微胶囊内的相变材料为本发明的相变温度为26℃的低熔点金属合金。本发明的相变温度为26℃的低熔点金属合金可广泛用于降低接触热阻、接触电阻及相变储能领域，相变金属合金恒温被可用于人们日常生活中。
Description
技术领域
本发明涉及一种相变金属合金、合金恒温被及合金的制备方法，特别涉及一种相变温度为26℃的相变金属合金，该种相变金属合金成分为镓铟铋铯合金，其导热、导电性能及储能能力优异，不仅可以用在本发明所述的相变金属恒温被，还可广泛用于降低接触热阻、接触电阻及相变储能领域；本发明的相变金属恒温被可用于人们日常生活中。
背景技术
目前，市场上的电热被、电热毯等都是在被子中布置电阻丝，通过对电阻线进行通电来发热的，且是边通电边使用的。由于电阻线带电，长期通电使用时，会存在因电线老化等问题而漏电从而引发火灾、用户人身安全等安全隐患。
最新的一种恒温被的技术是采用热气泵循环热空气给被子进行恒温的，但是它有如下几点不足：（1）被子组成所需物件多，结构复杂；（2）使用时需要不断给空气加热并循环，才能保持被子处于恒温状态，因此在使用过程中也需要进行通电，从而会出现因电线老化等问题而漏电，危害人身财产安全；（3）加热后的热空气需用气泵进行循环，这会或多或少地产生噪音，影响用户的睡眠质量。
为解决上述问题，本发明提出一种熔点为26℃的相变金属合金及合金恒温被，采用一层以上保温层和一层以上恒温层粘合使用来代替原有的电阻丝，使被子达到恒温的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔点为26℃的相变金属合金，为镓铟铋铯合金。合金的导热、导电性能及储能能力优异，不仅可以用在本发明所述的相变金属合金恒温被，还可广泛用于降低接触热阻、接触电阻及相变储能领域；本发明的相变金属合金恒温被可用于人们日常生活中。
本发明的技术方案如下：
一种相变金属合金，其特征在于，所述相变金属合金由质量分数为镓69%、铟19%、铋9%和铯3%金属组成合金；合金熔点为26°C。
一种合金恒温被，包含被体，其特征在于，所述被体内部有恒温夹层；所述恒温夹层包含一层或一层以上保温层和一层或一层以上恒温层，所述保温层为涂层浆料和酚醛树脂中空微球制成的高分子薄膜，所述恒温层为相变微胶囊和涂层浆料制成的高分子薄膜；
所述相变微胶囊的芯材为相变金属合金；
所述相变金属合金由质量分数为由镓69%、铟19%、铋9%和铯3%金属组成合金；合金熔点为26°C。
所述被子可以替换成毛毯、地毯、电热毯。
所述相变金属合金替换成镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或铋基合金、石蜡、芳香烃、醇、羧酸、无机结晶水合盐或硫氰化铵，根据合金相变温度不同，可在不同保温领域上使用。
所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金；所述镓基多元合金为镓铟锡合金、镓铟锡镉钕铈合金或镓铟锡锌合金；所述铟基合金为铟铋铜合金或铟铋锡合金；所述铋基合金为铋锡合金。
一种按权利要求1所述的相变金属合金的制备方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
（1）称量需要制备的相变金属合金的原材料镓、铟、铋和铯。
（2）在真空或惰性气体条件下，将金属镓加热至熔化；往熔化的镓中慢慢加入金属铟，同时边加热边缓慢搅拌；待铟全部溶解于镓中，再添加金属铋，边加热边缓慢搅拌，直至铋全部溶解；最后再加入铯，加热并缓慢搅拌，直至合金成熔融状态。在真空或惰性气体条件下，熔融合金在300~330°C恒温条件下缓慢搅拌1h，确保金属充分熔合。
（3）在真空或惰性气体条件下，使熔融的合金自然冷却，制得所述相变金属合金。
使用时，合金恒温被可以直接盖在身上，利用人体表皮温度高于26℃的特性，相变微胶囊内的相变金属合金可以从人体吸收热量达到其熔点26℃后熔化；或者可以采用热水袋等其他非电加热方式使合金熔化，利用相变金属合金的相变潜热使被子长时间保持26℃的温度不变。
本发明所述的一种熔点为26℃的相变金属合金及合金恒温被具有如下优点：
（1）本发明的相变金属合金熔点为26°C，与人们最适宜生活的环境温度相同，用作相变储能材料时，可广泛用于相变恒温地毯、相变恒温被等生活用品上。
（2）本发明的合金恒温被无需通电，保证了用户的人身财产安全。
（3）本发明的合金恒温被结构简单，且无机械运动部件，不会产生噪音，影响用户睡眠质量。
（4）本发明的合金恒被中相变金属合金是采用相变微胶囊的方式与涂层浆料混合制成高分子薄膜，在金属合金吸收热量熔化时，不用担心合金熔化流动从而影响被子质量。
附图说明
图1为中本发明的熔点为26℃的相变金属合金在环境温度为20℃下的步冷曲线图。
图2为中本发明的合金恒温被的结构示意图。
附图标记说明：1-被体棉花填充层；2-恒温夹层内的保温层；3-恒温夹层内的恒温层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例进一步描述本发明。
实施例1
实施例1测试了本发明的熔点为26℃的相变金属合金在环境温度为20℃下的步冷曲线。图1为中本发明的熔点为26℃的相变金属合金在环境温度为20℃下的步冷曲线图。
本实施例中的一种熔点为26℃的相变金属合金，其特征在于：
所述相变金属合金由质量分数为由镓69%、铟19%、铋9%和铯3%金属组成合金。
本实施例取合金总质量为300g,制备本发明所述的相变金属合金包含以下步骤：
（1）称量需要制备的相变金属合金的原材料镓207g、铟57g、铋27g和铯9g。
（2）在真空或惰性气体条件下，将金属镓置于烧杯中加热至熔化；往熔化的镓中慢慢加入金属铟，同时边加热边缓慢搅拌；待铟全部溶解于镓中，再添加金属铋，边加热边缓慢搅拌，直至铋全部溶解；最后再加入铯，加热并缓慢搅拌，直至合金成熔融状态。在真空或惰性气体条件下，熔融合金在300~330°C恒温条件下缓慢搅拌1h，确保金属充分熔合。
（3）在真空或惰性气体条件下，使熔融的合金自然冷却，制得所述相变金属合金。
将制得的相变金属合金，在常压、环境温度为20℃下加热至合金温度为90℃。此时熔融合金完全熔化。采用安捷伦记录，每分钟采集一次温度，采集相变金属合金从90℃降温到20℃时的温度数据，制成本发明的相变金属的步冷曲线。
从图1中的相变金属合金的步冷曲线可以得出如下结论：
（1）合金共有三个转折点，说明合金部分共熔；
（2）合金恒温点保持在26℃，并能保持20分钟左右，由此可见，本发明的相变金属合金可以作为相变储能材料使用；若将烧杯换成保温的塑料制品并且将相变金属密封起来，合金的保温作用将会更加明显；
（3）合金从90℃降温至60℃左右时，所需时间为10分钟，散热速率快；可以想见，当本发明的相变金属合金在吸收高温物体的热量时，吸收速率也会很快。
综上所述，本发明的相变金属合金可在降低接触热阻、接触电阻及相变储能领域中应用，如可制成导热膏、导电膏，利用相变金属相变的特性，本发明的相变金属还可用在快速降温保温杯、恒温被等领域。
实施例2
实施例2展示了本发明的合金恒温被的一种典型应用。图2为中本发明的合金恒温被的结构示意图。其中：1为被体棉花填充层；2为恒温夹层内的保温层；3为恒温夹层内的恒温层。
一种合金恒温被，包含被体，其特征在于，所述被体内部有恒温夹层；所述恒温夹层包含一层以上保温层和一层以上恒温层，所述保温层为涂层浆料和酚醛树脂中空微球制成的高分子薄膜，所述恒温层为相变微胶囊和涂层浆料制成的高分子薄膜；
所述相变微胶囊的芯材为相变金属合金；
所述相变金属合金由质量分数为由镓69%、铟19%、铋9%和铯3%金属组成合金；合金熔点为26°C。
使用时，合金恒温被可以直接盖在身上，利用人体表皮温度高于26℃的特性，相变微胶囊内的相变金属合金可以从人体吸收热量达到其熔点26℃后熔化；或者可以采用热水袋等其他非电加热方式使合金熔化，利用相变金属合金的相变潜热使被子长时间保持26℃的温度不变。
实施例3
图2为中本发明的合金恒温被的结构示意图。其中：1为被体棉花填充层；2为恒温夹层内的保温层；3为恒温夹层内的恒温层。
一种合金恒温被，包含被体，其特征在于，所述被体内部有恒温夹层；所述恒温夹层包含一层以上保温层和一层以上恒温层，所述保温层为涂层浆料和酚醛树脂中空微球制成的高分子薄膜，所述恒温层为相变微胶囊和涂层浆料制成的高分子薄膜；
所述相变微胶囊的芯材为石蜡，石蜡熔点为26℃
使用时，合金恒温被可以直接盖在身上，利用人体表皮温度高于26℃的特性，相变微胶囊内的相变金属合金可以从人体吸收热量达到其熔点26℃后熔化；或者可以采用热水袋等其他非电加热方式使合金熔化，利用相变金属合金的相变潜热使被子长时间保持26℃的温度不变。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种相变金属合金，其特征在于，所述相变金属合金由质量分数为由镓69%、铟19%、铋9%和铯3%金属组成合金；合金熔点为26°C。
2.按权利要求1所述的一种合金恒温被，包含被体，其特征在于，所述被体内部有恒温夹层；所述恒温夹层包含一层或一层以上保温层和一层或一层以上恒温层，所述保温层为涂层浆料和酚醛树脂中空微球制成的高分子薄膜，所述恒温层为相变微胶囊和涂层浆料制成的高分子薄膜；
所述相变微胶囊的芯材为相变金属合金；
所述相变金属合金由质量分数为由镓69%、铟19%、铋9%和铯3%金属组成合金；合金熔点为26°C。
3.按权利要求2所述的合金恒温被，其特征在于，所述被子可以替换成毛毯、地毯、电热毯。
4.按权利要求2所述的合金恒温被，其特征在于，所述相变金属合金替换成镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或铋基合金、石蜡、芳香烃、醇、羧酸、无机结晶水合盐或硫氰化铵，根据合金相变温度不同，可在不同保温领域上使用。
5.按权利要求4所述的合金恒温被，其特征在于，所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金；所述镓基多元合金为镓铟锡合金、镓铟锡镉钕铈合金或镓铟锡锌合金；所述铟基合金为铟铋铜合金或铟铋锡合金；所述铋基合金为铋锡合金。
6.一种按权利要求1所述的相变金属合金的制备方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
（1）称量需要制备的相变金属合金的原材料镓、铟、铋和铯；
（2）在真空或惰性气体条件下，将金属镓加热至熔化；往熔化的镓中慢慢加入金属铟，同时边加热边缓慢搅拌；待铟全部溶解于镓中，再添加金属铋，边加热边缓慢搅拌，直至铋全部溶解；最后再加入铯，加热并缓慢搅拌，直至合金成熔融状态；
在真空或惰性气体条件下，熔融合金在300~330°C恒温条件下缓慢搅拌1h，确保金属充分熔合；
（3）在真空或惰性气体条件下，使熔融的合金自然冷却，制得所述相变金属合金。
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