CN111574968A - 一种导热隔热性能可转换的界面材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种导热隔热性能可转换的界面材料，包括第一胶粘层、高弹性三维石墨烯和第二胶粘层，所述高弹性三维石墨烯层的底面和顶面分别与第一胶粘层和第二胶粘层连接，所述高弹性三维石墨烯层在压缩状态下热导率为20~100 W/mK，所述高弹性三维石墨烯层在未压缩状态下热导率为0.1~1 W/mK。通过高弹性三维石墨烯的压缩和回复过程，控制高弹性三维石墨烯的热传导性能在高热导性能和隔热性能之间转变，实现导热和隔热性能的转换。

Description

一种导热隔热性能可转换的界面材料
技术领域
本发明涉及热管理系统中的导热、隔热界面材料领域，尤其涉及一种导热隔热性能可转换的界面材料。
背景技术
热管理系统广泛应用于国民经济及国防工业的各个领域，控制着系统中热的传导、分散、存储、转换等过程。先进的热管理材料构成了热管理系统的物质基础，针对不同的热管理功能，热管理材料需要具备或高导热率、或高隔热性能、或高储热性能、或高热电转化效率等特性。传统的热管理材料，通常仅具备其中一种热管理特性。但是随着能源革命的发展和热管理技术的进步，往往需要一种热管理材料兼备多种特性，其中热界面材料在多个领域就需要具备导热/隔热性能可转换的热管理特性。例如在工业废热的回收存储领域中，当工业设备产生废热时，为了便于热流从发热系统高效地传递到储热系统中，二者界面间的材料应具备高导热性能；当废热停止产生时，界面材料的高导热性能需要转换为隔热性能，以阻隔热量从储热系统中流失。又如在太阳热能吸收转换领域中，在日照期热能吸收系统与储热系统间的界面材料需要具有高导热性能，而在非日照期则需要界面材料转换为高隔热性能。另外还包括在建筑领域的智能绿色恒温技术、航空航天领域的外壳散热保温技术、纺织领域的人体热管理技术等方面都需要界面材料具有导热/隔热性能可转换的功能。
目前的热界面材料，通常仅具有单一的热管理功能。例如各种金属材料、碳基材料等通常具有高导热性能，可以在界面处高效地传递热量，但这种热传导是并不是单向的，无法在储热保温的时候转变为隔热性能。另外如各种玻璃纤维、石棉、气凝胶毡等材料，虽然具有优异的隔热性能，但是无法将热流传递给储热部件。现有热界面材料均无法实现导热/隔热性能转换的功能，因此研发一种能够实现导热隔热性能的界面材料就显得尤为重要了。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种导热隔热性能可转换的界面材料，通过高弹性三维石墨烯的压缩和回复过程，控制高弹性三维石墨烯的热传导性能在高热导性能和隔热性能之间转变，实现导热和隔热性能的转换。
本发明提供一种导热隔热性能可转换的界面材料，包括第一胶粘层、高弹性三维石墨烯和第二胶粘层，所述高弹性三维石墨烯层的底面和顶面分别与第一胶粘层和第二胶粘层连接，所述高弹性三维石墨烯层在压缩状态下热导率为20~100 W/mK，所述高弹性三维石墨烯层在未压缩状态下热导率为0.1~1 W/mK。
进一步改进在于：所述高弹性三维石墨烯层孔径尺寸为0.1~100μm。
进一步改进在于：所述高弹性三维石墨烯层密度为0.1~5 mg/cm3。
进一步改进在于：所述高弹性三维石墨烯层具有高弹性，其可回复弹性形变为85~95%，弹性回复率为90~99%。
进一步改进在于：所述高弹性三维石墨烯层经过1000次压缩/回复后，导热性能和隔热性能保持率为90~99%。
本发明的有益效果是：导热隔热性能可转换界面材料应用于工业废热吸收存储领域中，当废热产生时，通过压缩该界面材料可以在发热界面和储热界面间成为高导热材料，实现废热向储热系统的高效传导；当废热停止产生时，通过回复高弹性三维石墨烯，可以在发热界面和储热界面间成为隔热材料，从而对储热部件形成隔热保温，阻止热量的流失。另外该导热隔热性能可转换界面材料还在建筑领域的智能绿色恒温技术、航空航天领域的外壳散热保温技术、纺织领域的人体热管理技术等方面具有优异的因公效果，可以在多领域中实现导热和隔热的双重热管理功能。
附图说明
图1是本发明的材料结构示意图。
图2是本发明的工作过程示意图。
其中：1-第一胶粘层，2-高弹性三维石墨烯层，3-第二胶粘层。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步的详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
本实施例提供了一种导热隔热性能可转换的界面材料，包括第一胶粘层1、高弹性三维石墨烯层2和第二胶粘层3，所述高弹性三维石墨烯层2的底面和顶面分别与第一胶粘层1和第二胶粘层3连接，所述高弹性三维石墨烯层2在压缩状态下热导率为50 W/mK，所述高弹性三维石墨烯层2在未压缩状态下热导率为0.5 W/mK。所述高弹性三维石墨烯层2孔径尺寸为1μm。所述高弹性三维石墨烯层2密度为2.5mg/cm3。所述高弹性三维石墨烯层2具有高弹性，其可回复弹性形变为90%，弹性回复率为90%。所述高弹性三维石墨烯层2经过1000次压缩/回复后，导热性能和隔热性能保持率为90%。利用稳态热流法导热测试仪测试上述导热隔热性能可转换界面材料，最大压缩形变下热量传导效率为80%，完全回复压缩形变时，隔热效率为85%。
实施例二
本实施例提供了一种导热隔热性能可转换的界面材料，包括第一胶粘层1、高弹性三维石墨烯层2和第二胶粘层3，所述高弹性三维石墨烯层2的底面和顶面分别与第一胶粘层1和第二胶粘层3连接，所述高弹性三维石墨烯层2在压缩状态下热导率为20 W/mK，所述高弹性三维石墨烯层2在未压缩状态下热导率为0.1 W/mK。所述高弹性三维石墨烯层2孔径尺寸为0.1μm。所述高弹性三维石墨烯层2密度为0.1mg/cm3。所述高弹性三维石墨烯层2具有高弹性，其可回复弹性形变为85%，弹性回复率为90%。所述高弹性三维石墨烯层2经过1000次压缩/回复后，导热性能和隔热性能保持率为90%。利用稳态热流法导热测试仪测试上述导热隔热性能可转换界面材料，最大压缩形变下热量传导效率为70%，完全回复压缩形变时，隔热效率为80%。
实施例三
本实施例提供了一种导热隔热性能可转换的界面材料，包括第一胶粘层1、高弹性三维石墨烯层2和第二胶粘层3，所述高弹性三维石墨烯层2的底面和顶面分别与第一胶粘层1和第二胶粘层3连接，所述高弹性三维石墨烯层2在压缩状态下热导率为50 W/mK，所述高弹性三维石墨烯层2在未压缩状态下热导率为0.5 W/mK。所述高弹性三维石墨烯层2孔径尺寸为1μm。所述高弹性三维石墨烯层2密度为0.1mg/cm3。所述高弹性三维石墨烯层2具有高弹性，其可回复弹性形变为90%，弹性回复率为90%。所述高弹性三维石墨烯层2经过1000次压缩/回复后，导热性能和隔热性能保持率为90%。利用稳态热流法导热测试仪测试上述导热隔热性能可转换界面材料，最大压缩形变下热量传导效率为88%，完全回复压缩形变时，隔热效率为76%。
实施例四
本实施例提供了一种导热隔热性能可转换的界面材料，包括第一胶粘层1、高弹性三维石墨烯层2和第二胶粘层3，所述高弹性三维石墨烯层2的底面和顶面分别与第一胶粘层1和第二胶粘层3连接，所述高弹性三维石墨烯层2在压缩状态下热导率为35 W/mK，所述高弹性三维石墨烯层2在未压缩状态下热导率为0.5 W/mK。所述高弹性三维石墨烯层2孔径尺寸为60μm。所述高弹性三维石墨烯层2密度为3mg/cm3。所述高弹性三维石墨烯层2具有高弹性，其可回复弹性形变为88%，弹性回复率为93%。所述高弹性三维石墨烯层2经过1000次压缩/回复后，导热性能和隔热性能保持率为92%。利用稳态热流法导热测试仪测试上述导热隔热性能可转换界面材料，最大压缩形变下热量传导效率为82%，完全回复压缩形变时，隔热效率为84%。

Claims (5)

1.一种导热隔热性能可转换的界面材料，包括第一胶粘层（1）、高弹性三维石墨烯层（2）和第二胶粘层（3），其特征在于：所述高弹性三维石墨烯层（2）的底面和顶面分别与第一胶粘层（1）和第二胶粘层（3）连接，所述高弹性三维石墨烯层（2）在压缩状态下热导率为20~100 W/mK，所述高弹性三维石墨烯层（2）在未压缩状态下热导率为0.1~1 W/mK。
2.如权利要求1所述的一种导热隔热性能可转换的界面材料，其特征在于：所述高弹性三维石墨烯层（2）孔径尺寸为0.1~100μm。
3.如权利要求1或2所述的一种导热隔热性能可转换的界面材料，其特征在于：所述高弹性三维石墨烯层（2）密度为0.1~5 mg/cm3。
4.如权利要求3所述的一种导热隔热性能可转换的界面材料，其特征在于：所述高弹性三维石墨烯层（2）具有高弹性，其可回复弹性形变为85~95%，弹性回复率为90~99%。
5.如权利要求4所述的一种导热隔热性能可转换的界面材料，其特征在于：所述高弹性三维石墨烯层（2）经过1000次压缩/回复后，导热性能和隔热性能保持率为90~99%。
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