CZ308571B6 - Composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components - Google Patents

Composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components Download PDF

Info

Publication number
CZ308571B6
CZ308571B6 CZ2019-584A CZ2019584A CZ308571B6 CZ 308571 B6 CZ308571 B6 CZ 308571B6 CZ 2019584 A CZ2019584 A CZ 2019584A CZ 308571 B6 CZ308571 B6 CZ 308571B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
composite
layer
carrier layer
peg
thermal protection
Prior art date
Application number
CZ2019-584A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2019584A3 (en
Inventor
Jakub Wiener
Jiří Militký
Jaromír Marek
Original Assignee
Technická univerzita v Liberci
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technická univerzita v Liberci filed Critical Technická univerzita v Liberci
Priority to CZ2019-584A priority Critical patent/CZ308571B6/en
Publication of CZ2019584A3 publication Critical patent/CZ2019584A3/en
Publication of CZ308571B6 publication Critical patent/CZ308571B6/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/02Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B32B3/08Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/10Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/025Electric or magnetic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/027Thermal properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/02Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using rigid bodies, e.g. of porous material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/023Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

The invention is to a composite (1) for thermal protection, in particular for cooling electronic components, which comprises at least one porous support layer (2) in which at least one metabolic material is deposited, the porous support layer (2) has on at least one of its surfaces a cover layer (3) which is impermeable to the material(s) of metabolism deposited in the carrier layer (2), at least one cover layer (3) is formed by a thermally conductive material in direct contact with the carrier layer (2).

Description

Kompozit pro teplotní ochranu, zejména pro chlazení elektronických součástekComposite for thermal protection, in particular for cooling electronic components

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká kompozitu pro teplotní ochranu, zejména pro chlazení elektronických součástek.The invention relates to a composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components.

Dosavadní stav technikyPrior art

Pro ochranu různých, např. elektronických součástek, proti působení vysokých teplot (z okolí nebo způsobených činností dané součástky) se v současné době používají různé typy aktivních nebo pasivních chladičů. Jejich cílem je zabránit přehřátí dané součástky a tím jejímu poškození nebo zničení a udržet její teplotu v relativně úzkém teplotním intervalu optimálním pro její výkon. Časté a poměrně rychlé výkyvy teplot těchto součástek přitom vyžadují okamžitou reakci chladiče a/nebo jeho dostatečnou tepelnou kapacitu.Various types of active or passive coolers are currently used to protect various components, such as electronic components, against the effects of high temperatures (from the environment or caused by the component's activities). Their goal is to prevent the component from overheating and thus damage or destroy it, and to keep its temperature in a relatively narrow temperature range optimal for its performance. Frequent and relatively rapid temperature fluctuations of these components require an immediate reaction of the heat sink and / or its sufficient heat capacity.

Nevýhodou aktivních chladičů je, že spolupracují s teplotními čidly, která mohou být nepřesná, případně může dojít k jejich poškození, spotřebovávají elektrickou energii a vydávají hluk.The disadvantage of active coolers is that they work with temperature sensors, which can be inaccurate or damaged, consume electricity and emit noise.

Nevýhodou pasivních chladičů je zejména potřeba jejich předimenzování pro extrémní případy a nízká flexibilita.The main disadvantage of passive coolers is the need to oversize them for extreme cases and low flexibility.

Společnou nevýhodou obou typů chladičů je pak to, že nejsou schopné danou součástku ochránit před působením dalších vlivů omezujících její výkon a životnost, jako je nízká teplota nebo elektromagnetické interference z okolí.A common disadvantage of both types of heatsinks is that they are not able to protect the component from other influences that limit its performance and life, such as low temperature or electromagnetic interference from the environment.

Z dokumentu US 20030124318 je známá tepelná bariéra, která obsahuje dvě krycí vrstvy, mezi kterými je uložený základní materiál, ve kterém je uložený alespoň jeden materiál s látkovou přeměnou. Vrstva základního materiálu je přitom rozdělená do několika regionů (v rámci kterých je uložený stejný nebo odlišný matriál s látkovou přeměnou), které jsou od sebe vzájemně oddělené. Toto oddělení je v jedné variantě provedení realizováno buď bariérou tvořenou libovolným materiálem neprůchozím pro materiál s látkovou přeměnou v kapalném stavu, jako např. lokálně zhutněným základním materiálem, nebo jiným neporézním materiálem, případně spojením krycích vrstev. Díky této konstrukci má tato bariéra vysokou tuhost (zejména v ohybu), kvůli čemuž není vhodná pro řadu aplikací, protože není schopná se přizpůsobit tvaru chráněné elektronické součástky a/nebo daného prostoru.US 20030124318 discloses a thermal barrier which comprises two cover layers, between which a base material is embedded, in which at least one metabolic material is embedded. The base material layer is divided into several regions (within which the same or different material-transforming material is deposited), which are separated from one another. This separation is realized in one variant of the embodiment either by a barrier formed by any material impermeable to the material with a material transformation in the liquid state, such as a locally compacted base material, or by another non-porous material, or by joining the cover layers. Due to this construction, this barrier has a high rigidity (especially in bending), which makes it not suitable for many applications, as it is not able to adapt to the shape of the protected electronic component and / or the space.

Cílem vynálezu je navrhnout kompozit pro teplotní ochranu, zejména elektronických součástek, který by toho byl schopen.It is an object of the invention to provide a composite for thermal protection, in particular electronic components, which is capable of this.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Cíle vynálezu se dosáhne kompozitem pro teplotní ochranu, zejména pro chlazení elektronických součástek, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje alespoň jednu porézní nosnou vrstvu, ve které je uložen alespoň jeden materiál s látkovou přeměnou, přičemž porézní nosná vrstva je alespoň na jednom svém povrchu opatřená krycí vrstvou, která je neprůchozí pro materiál/materiály s látkovou přeměnou uložený/uložené v nosné vrstvě. Alespoň jedna krycí vrstva je tvořená tepelně vodivým materiálem a je v přímém kontaktu s nosnou vrstvou.The object of the invention is achieved by a composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components, the essence of which consists in comprising at least one porous carrier layer in which at least one metabolic material is deposited, the porous carrier layer being on at least one of its surfaces provided with a cover layer which is impermeable to the metabolically modified material (s) deposited in the carrier layer. At least one cover layer is formed of a thermally conductive material and is in direct contact with the carrier layer.

Vhodným materiálem s látkovou přeměnou je zejména polyethylenglykol nebo parafín.A suitable metabolic material is in particular polyethylene glycol or paraffin.

- 1 CZ 308571 B6- 1 CZ 308571 B6

Pro zvýšení efektivity je možné zakomponovat do materiálu s látkovou přeměnou nanočástice a/nebo mikročástice tepelně vodivého materiálu, jejichž přítomnost zlepšuje přestup tepla vnitřní strukturou kompozitu.To increase efficiency, it is possible to incorporate nanoparticles and / or microparticles of thermally conductive material into the metabolic material, the presence of which improves the heat transfer through the internal structure of the composite.

Porézní nosná vrstva je tvořená materiálem s nízkým faktorem vyplnění - např. textilií (s výhodou netkanou), vrstvou pěnového materiálu, vrstvou polymemích nanovláken apod.The porous support layer consists of a material with a low filling factor - e.g. a textile (preferably non-woven), a layer of foam material, a layer of polymeric nanofibers, etc.

Ve výhodné variantě je porézní nosná vrstva opatřená krycí vrstvou na obou svých površích.In a preferred variant, the porous support layer is provided with a cover layer on both of its surfaces.

Dle uvažované aplikace může být alespoň jedna krycí vrstva kompozitu tvořená vrstvou elektricky vodivého materiálu, jako např. kovovou fólií, která mj. chrání danou součástku před vnějším elektromagnetickým polem, případně vrstvou elektricky nevodivého a tepelně vodivého materiálu, jako např. vrstvou polymemích nanovláken nebo polymemí fólií.Depending on the intended application, the at least one cover layer of the composite may be formed by a layer of electrically conductive material, such as a metal foil, which protects the component from external electromagnetic fields, or by a layer of electrically nonconductive and thermally conductive material, such as a layer of polymeric nanofibers or polymeric foils.

Pro zlepšení přestupu tepla mezi jednotlivými vrstvami kompozitu je výhodné, pokud je alespoň jeden povrch porézní nosné vrstvy alespoň částečně pokovený.To improve the heat transfer between the individual layers of the composite, it is advantageous if at least one surface of the porous support layer is at least partially metallized.

Pro některé aplikace může být výhodné, pokud je porézní nosná vrstva nesouvislá, což usnadňuje tvarování kompozitu, např. dle tvaru chlazené součástky, a dosažení větší plochy styku.For some applications, it may be advantageous if the porous support layer is discontinuous, which facilitates the shaping of the composite, e.g. according to the shape of the cooled part, and the achievement of a larger contact area.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Na přiloženém výkresu je na obr. 1 schematicky znázorněný řez kompozitem pro teplotní ochranu, zejména pro chlazení elektronických součástek, podle vynálezu, na obr. 2 výsledek měření diferenciální skenovací kalorimetrie pro kompozit pro teplotní ochranu podle vynálezu ve variantě s porézní vrstvou opatřenou na obou površích krycí vrstvou tvořenou hliníkovou fólií, na obr. 3 výsledek měření diferenciální skenovací kalorimetrie pro kompozit pro teplotní ochranu podle vynálezu ve variantě s porézní vrstvou opatřenou na jednom povrchu krycí vrstvou tvořenou hliníkovou fólií a na opačném povrchu hydrofobizovanou vrstvou polyamidových nanovláken, a na obr. 4 výsledek měření diferenciální skenovací kalorimetrie pro kompozit pro teplotní ochranu podle vynálezu ve variantě s porézní vrstvou opatřenou na obou površích krycí vrstvou tvořenou hydrofobizovanou vrstvou polyamidových nanovláken. Na obr. 5 jsou křivky závislosti teploty různých variant kompozitu podle vynálezu na čase s vyznačenými inflexními body při jejich ohřevu na desce vyhřáté na teplotu 65 °C a na obr. 6 křivky závislosti teploty těchto variant kompozitu na čase s vyznačenými inflexními body při jejich ohřevu na desce vyhřáté na teplotu 75 °C. Na obr. 7 jsou pak křivky závislosti teploty dalších variant kompozitu podle vynálezu na čase s vyznačenými inflexními body při jejich ohřevu na desce vyhřáté na teplotu 75 °C.FIG. 1 schematically shows a section of a thermal protection composite, in particular for cooling electronic components, according to the invention, FIG. 2 shows the result of differential scanning calorimetry measurements for a thermal protection composite according to the invention in a variant with a porous layer provided on both surfaces FIG. 3 shows the result of measuring differential scanning calorimetry for a composite for thermal protection according to the invention in a variant with a porous layer provided on one surface with a cover layer made of aluminum foil and on the opposite surface a hydrophobized layer of polyamide nanofibers, and FIG. the result of the measurement of the differential scanning calorimetry for the composite for thermal protection according to the invention in a variant with a porous layer provided on both surfaces with a covering layer formed by a hydrophobized layer of polyamide nanofibers. Fig. 5 shows the temperature versus time curves of various composite variants according to the invention with marked inflection points when heated on a plate heated to 65 ° C, and Fig. 6 shows the temperature versus time curves of these composite variants with marked inflection points during their heating. on a plate heated to 75 ° C. Fig. 7 shows the temperature-time curves of other variants of the composite according to the invention with marked inflection points when heated on a plate heated to a temperature of 75 ° C.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Kompozit 1 pro teplotní ochranu, zejména pro chlazení elektronických součástek podle vynálezu obsahuje alespoň jednu porézní nosnou vrstvu 2, v jejíž pórech je uložen alespoň jeden materiál s látkovou přeměnou. Tato porézní nosná vrstva 2 je přitom alespoň na jednom svém povrchu opatřená krycí vrstvou 3, která je neprůchozí pro materiál s látkovou přeměnou uložený v nosné vrstvě 2, a která tak při roztavení tohoto materiálu brání jeho úniku ze struktury nosné vrstvy 2. Alespoň jedna krycí vrstva 3 je tepelně vodivá a je v přímém kontaktu s nosnou vrstvou 2, což usnadňuje přenos tepla do, resp. z porézní nosné vrstvy 2.The composite 1 for thermal protection, in particular for cooling the electronic components according to the invention, comprises at least one porous carrier layer 2, in the pores of which at least one metabolic material is deposited. This porous carrier layer 2 is provided on at least one of its surfaces with a cover layer 3 which is impermeable to the metabolic material deposited in the carrier layer 2 and which thus prevents it from escaping from the structure of the carrier layer 2 when this material melts. layer 3 is thermally conductive and is in direct contact with the carrier layer 2, which facilitates the transfer of heat to, resp. from the porous support layer 2.

Jako materiál s látkovou přeměnou lze použít řadu známých materiálů organického i anorganického původu, případně jejich kombinací. S ohledem na zápach a toxicitu některých z nich se jako nejvhodnější jeví především polyethylengykoly (PEG). Jejich další výhodou je rozpustnost ve vodě a díky tomu snadná zpracovatelnost. Pro ochranu před vysokými teplotami je vhodné použít materiál s látkovou přeměnou o vyšší teplotě přechodu (tání), jako např. PEG 1450A number of known materials of organic and inorganic origin, or combinations thereof, can be used as the material with material transformation. With regard to the odor and toxicity of some of them, polyethylene glycols (PEG) appear to be the most suitable. Their other advantage is water solubility and therefore easy workability. To protect against high temperatures, it is advisable to use a material with a higher metabolic temperature (melting), such as PEG 1450

-2 CZ 308571 B6 s teplotou tání 42 až 46 °C, PEG 1500 s teplotou tání 45 až 50 °C, PEG 2000 s teplotou tání 50 až 53 °C, PEG 3000 s teplotou tání 55 až 58 °C, PEG 4000 s teplotou tání 53 až 58 °C či PEG 6000 s teplotou tání 58 až 63 °C, apod. Naopak pro ochranu před nízkými teplotami je vhodné použít materiály s látkovou přeměnou s nízkou teplotou přechodu, jako např. PEG 300 s teplotou tání -15 až -10 °C nebo PEG 400 s teplotou tání 5 °C, apod. V případě potřeby lze v rámci několika, případně i jedné nosné vrstvy 2, pro zvýšení flexibility kompozitu 1 pro teplotní ochranu kombinovat materiály s látkovou přeměnou různého typu a/nebo s různými teplotami přechodu.-2 CZ 308571 B6 with melting point 42 to 46 ° C, PEG 1500 with melting point 45 to 50 ° C, PEG 2000 with melting point 50 to 53 ° C, PEG 3000 with melting point 55 to 58 ° C, PEG 4000 s melting point 53 to 58 ° C or PEG 6000 with melting point 58 to 63 ° C, etc. Conversely, for protection against low temperatures it is suitable to use materials with a low transition temperature, such as PEG 300 with a melting point of -15 to -10 ° C or PEG 400 with a melting point of 5 ° C, etc. If necessary, materials with different types and / or metabolics can be combined within several or even one carrier layer 2 to increase the flexibility of the thermal protection composite 1. different transition temperatures.

Dalším vhodným materiálem s látkovou přeměnou jsou např. parafíny.Other suitable metabolic materials are, for example, paraffins.

Jako porézní nosnou vrstvu 2 lze využít různé vlákenné materiály, např. ve formě netkané textilie, tkaniny, pleteniny, vrstvy polymemích nanovláken apod., nebo pěnové materiály, např. polyuretanovou nebo jinou pěnu apod., přičemž materiál/materiály s látkovou přeměnou v kapalném stavu díky výborné smáčivosti těchto materiálů spontánně pronikne/proniknou do jejich pórů, které (alespoň částečně) vyplní. Takto absorbovaný/absorbované materiál/materiály s látkovou přeměnou jsou přitom v takovém nosiči díky jeho velkému měrnému povrchu a velké ploše styku stabilní jak v tuhém, tak i v tekutém stavu. Jako výhodné materiály porézní nosné vrstvy 2 se jeví zejména materiály obsahující polymemí nanovlákna, resp. materiály tvořené polymemími nanovlákny. Vhodnými polymemími nanovlákny jsou zejména polyamidová nanovlákna - jejich výhodou je jejich dobrá dostupnost a chemická i tepelná odolnost. Nosná vrstva 2 z těchto materiálů je přitom s výhodou souvislá, ale v případě potřeby může být vytvořená i jako nesouvislá, když je např. tvořená navzájem oddělenými útvary stejné nebo odlišné velikosti, které mohou být uspořádány do vhodné pravidelné nebo nepravidelné matice, případně vzoru, což umožňuje snazší tvarování kompozitu 1 dle tvaru součástky, a tím i zvýšení teplosměnné plochy.As the porous support layer 2, various fibrous materials can be used, e.g. in the form of a nonwoven fabric, fabric, knitted fabric, polymer nanofiber layers, etc., or foam materials, e.g. polyurethane or other foam, etc., wherein the liquid-transformed material (s) due to the excellent wettability of these materials, they spontaneously penetrate / penetrate into their pores, which they (at least partially) fill. Due to its large specific surface area and large contact area, the metabolic material (s) thus absorbed (s) are stable in both the solid and liquid state in such a carrier. Preferred materials for the porous support layer 2 appear to be, in particular, materials comprising polymeric nanofibers or materials consisting of polymeric nanofibers. Suitable polymeric nanofibers are especially polyamide nanofibers - their advantage is their good availability and chemical and thermal resistance. The carrier layer 2 of these materials is preferably continuous, but can also be formed as discontinuous if necessary, if it is formed, for example, by mutually separated structures of the same or different size, which can be arranged in a suitable regular or irregular matrix or pattern. which allows easier shaping of the composite 1 according to the shape of the component, and thus increasing the heat exchange area.

Pro mechanickou ochranu nosné vrstvy 2 a v ní uloženého materiálu s látkovou přeměnou je na alespoň jednom povrchu nosné vrstvy 2, s výhodou však na obou jejich površích, uložená alespoň jedna krycí vrstva 3. Tato krycí vrstva 3 může být dle potřeby tvořena řadou různých materiálů, případně vhodných kombinací dvou nebo více materiálů. Dle uvažované aplikace kompozitu 1 je alespoň jedna krycí vrstva 3 vytvořená z tepelně a případně i elektricky vodivého materiálu, kdy současně chrání danou součástku před vnějším elektromagnetickým polem - takovým materiálem jsou např. kovové fólie (měděná, hliníková apod.), nebo z tepelně vodivého, ale elektricky nevodivého materiálu - takovým materiálem jsou např. polymemí fólie (např. polyesterové apod.) nebo vrstvy polymemích nanovláken (např. polyamidových apod.). Varianta, kdy je krycí vrstva 3 na jednom povrchu porézní nosné vrstvy 2 tvořená tepelně i elektricky vodivým materiálem a současně krycí vrstva 3 na opačném povrchu porézní nosné vrstvy 2 tepelně vodivým, ale elektricky nevodivým materiálem je vhodná pro zajištění elektrické izolace dané součástky a současně (díky přítomnosti elektricky vodivé krycí vrstvy 3) pro její ochranu před elektromagnetickým zářením, resp. interferencemi z okolí.For the mechanical protection of the carrier layer 2 and the metabolic material deposited therein, at least one cover layer 3 is deposited on at least one surface of the carrier layer 2, but preferably on both surfaces thereof. This cover layer 3 can be formed of a number of different materials as required. , or suitable combinations of two or more materials. According to the considered application of composite 1, at least one cover layer 3 is made of thermally and possibly also electrically conductive material, which at the same time protects the component from external electromagnetic field - such material are eg metal foils (copper, aluminum, etc.) or thermally conductive. , but an electrically non-conductive material - such material is, for example, polymeric foils (eg polyester, etc.) or layers of polymeric nanofibers (eg polyamide, etc.). A variant in which the cover layer 3 on one surface of the porous support layer 2 is formed by a thermally and electrically conductive material and at the same time the cover layer 3 on the opposite surface of the porous support layer 2 is a thermally conductive but electrically non-conductive material. due to the presence of an electrically conductive cover layer 3) for its protection against electromagnetic radiation, resp. interference from the environment.

V případě použití vrstvy polymemích nanovláken je tato vrstva s výhodou opatřená hydrofobní a případně i oleofobní úpravou, např. ve formě hydrofobního prostředku uloženého v nespojité vrstvě v její stmktuře způsobem dle CZ 2011-306, nebo ve formě filmu vytvořeného plazmatickým nástřikem způsobem dle CZ 305675 B6, apod., kdy brání průniku vody k materiálu s látkovou přeměnou v porézní nosné vrstvě 2. Vrstva polymemích nanovláken může být použitá buď samostatně, nebo v kombinaci s vrstvou běžné textilie, se kterou je spojená přirozenou adhezí nebo laminací.If a layer of polymeric nanofibers is used, this layer is preferably provided with a hydrophobic and possibly also oleophobic treatment, eg in the form of a hydrophobic agent embedded in a discontinuous layer in its darkness according to CZ 2011-306, or in the form of a film formed by plasma spraying according to CZ 305675 B6, etc., where it prevents the penetration of water to the metabolically modified material in the porous support layer 2. The polymeric nanofiber layer can be used either alone or in combination with a layer of a conventional fabric to which it is bonded by natural adhesion or lamination.

Pro zabránění úniku materiálu/materiálů s látkovou výměnou po obvodu nosné vrstvy 2 mezi krycími vrstvami 3 je nosná vrstva 2 na svém obvodu s výhodou překrytá vrstvou materiálu s hydrofobními vlastnostmi a vhodnou mechanickou a chemickou odolností (který může ale nemusí být shodný z materiálem krycí vrstvy/vrstev 3) a/nebo alespoň jedna krycí vrstva 3 přesahuje přes obvod nosné vrstvy 2 a je, např., prostřednictvím laminačních bodů spojená s krycí vrstvou 3 uloženou na opačném povrchu nosné vrstvy 2, případně j sou krycí vrstvy 3 spoj ené, např. prostřednictvím laminačních bodů po obvodu nosné vrstvy 2.To prevent leakage of the exchange material (s) around the circumference of the carrier layer 2 between the cover layers 3, the carrier layer 2 is preferably covered on its circumference with a layer of material with hydrophobic properties and suitable mechanical and chemical resistance (which may or may not be identical to the cover layer material). / layers 3) and / or at least one cover layer 3 extends over the circumference of the carrier layer 2 and is, e.g., connected by means of lamination points to a cover layer 3 deposited on the opposite surface of the carrier layer 2, or the cover layers 3 are connected, e.g. by means of lamination points around the circumference of the carrier layer 2.

-3CZ 308571 B6-3GB 308571 B6

Krycí vrstva/vrstvy 3 může/mohou být s nosnou vrstvou 2 spojená/spojeny přímo materiálem/materiály s látkovou přeměnou, který v roztaveném stavu (při výrobě nebo při prvním použití kompozitu 1) smáčí i materiál krycích vrstev 3 a po svém zatuhnutí pak tyto krycí vrstvy 3 spojuje s nosnou vrstvou 2. V případě potřeby však lze krycí vrstvy 3 s nosnou vrstvou 2 propojit lepením nebo jinou vhodnou technologií dle typu a materiálu těchto vrstev.The cover layer (s) 3 may be bonded directly to the carrier layer 2 by a metabolic material (s) which, in the molten state (during the manufacture or first use of the composite 1), also wets the material of the cover layers 3 and, after solidification, these It connects the cover layers 3 to the carrier layer 2. However, if necessary, the cover layers 3 can be connected to the carrier layer 2 by gluing or other suitable technology according to the type and material of these layers.

Pro zlepšení přenosu tepla do a ve struktuře kompozitu 1 je výhodné, pokud je alespoň jeden povrch porézní nosné vrstvy 2 alespoň částečně pokovený. Dalšího zlepšení přenosu tepla se dosáhne umístěním nanočástic a/nebo mikročástic tepelně vodivých materiálů (zejm. kovů, jako např. mědi, hliníku, stříbra apod., případně nekovových materiálů, jako např. uhlíku apod.) do materiálu s látkovou přeměnou uloženého v porézní nosné vrstvě 2. Množství těchto částic přitom v závislosti na jejich typu a velikosti s výhodou odpovídá cca 1 až 25 % hmotnosti materiálu s látkovou přeměnou v kompozitu 1, v případě potřeby však může být vyšší nebo naopak nižší.To improve the heat transfer to and in the structure of the composite 1, it is advantageous if at least one surface of the porous support layer 2 is at least partially metallized. A further improvement in heat transfer is achieved by placing nanoparticles and / or microparticles of thermally conductive materials (especially metals such as copper, aluminum, silver, etc., or non-metallic materials such as carbon, etc.) in the metabolically deposited material deposited in the porous The amount of these particles, depending on their type and size, preferably corresponds to about 1 to 25% by weight of the metabolic material in the composite 1, but can be higher or lower if necessary.

Struktura kompozitu 1 podle vynálezu umožňuje dosáhnout vysokého podílu (i více než 90 % hmota.) materiálu/materiálů s látkovou přeměnou a díky tomu výrazného tepelného efektu.The structure of the composite 1 according to the invention makes it possible to achieve a high proportion (even more than 90% by weight) of the material (s) with metabolism and thus a significant thermal effect.

Příklad 1Example 1

Kompozit 1 pro teplotní ochranu obsahoval nosnou vrstvu 2 tvořenou vrstvou nanovláken z polyamidu 6 s plošnou hmotností 20 g/m2 a průměrem vláken 180 nm. Na obou plochách této nosné vrstvy 2 byla uložená krycí vrstva 3 tvořená hliníkovou fólií s plošnou hmotností 50 g/m2. Jako materiál s látkovou přeměnou se použil PEG 4000, který se aplikoval v roztaveném stavu při teplotě 80 °C, přičemž zcela zaplnil póry nosné vrstvy 2 a po svém zatuhnutí spojil nosnou vrstvu 2 s oběma krycími vrstvami 3. Celková plošná hmotnost takto vytvořeného kompozitu 1 byla 420 g/m2, z čehož bylo 300 g/m2, tj. 71,4 %, tvořeno PEG 4000. Takto vytvořený kompozit je soudržný, flexibilní a mechanicky odolný a má dobrou tepelnou vodivost a velmi dobré elektromagnetické stínící vlastnosti.The thermal protection composite 1 contained a carrier layer 2 formed by a layer of polyamide 6 nanofibers with a basis weight of 20 g / m 2 and a fiber diameter of 180 nm. A cover layer 3 consisting of an aluminum foil with a basis weight of 50 g / m 2 was placed on both surfaces of this carrier layer 2 . PEG 4000 was used as the metabolic material, which was applied in the molten state at a temperature of 80 ° C, completely filling the pores of the carrier layer 2 and, after solidification, joining the carrier layer 2 with both cover layers 3. Total basis weight of the composite 1 thus formed was 420 g / m 2 , of which 300 g / m 2 , i.e. 71.4%, was PEG 4000. The composite thus formed is cohesive, flexible and mechanically resistant and has good thermal conductivity and very good electromagnetic shielding properties.

Příklad 2Example 2

Kompozit 1 pro teplotní ochranu obsahoval nosnou vrstvu 2 tvořenou viskózovou netkanou textilií s plošnou hmotností 47 g/m2. Na obou plochách této nosné vrstvy 2 byla uložená krycí vrstva 3 tvořená hliníkovou fólií s plošnou hmotností 20 g/m2. Jako materiál s látkovou přeměnou se použil PEG 1500, který se aplikoval v roztaveném stavu při teplotě 80 °C, přičemž zcela zaplnil póry nosné vrstvy 2 a po své zatuhnutí spojil nosnou vrstvu 2 s oběma krycími vrstvami 3. Celková plošná hmotnost takto vytvořeného kompozitu 1 byla 387 g/m2, z čehož bylo 300 g/m2, tj. 77,5 %, tvořeno PEG 1500. Takto vytvořený kompozit j. je soudržný, flexibilní a mechanicky odolný a má dobrou tepelnou vodivost a velmi dobré elektromagnetické stínící vlastnosti.The thermal protection composite 1 contained a carrier layer 2 formed of a viscose nonwoven fabric with a basis weight of 47 g / m 2 . A cover layer 3 consisting of an aluminum foil with a basis weight of 20 g / m 2 was placed on both surfaces of this carrier layer 2 . PEG 1500 was used as the metabolic material, which was applied in the molten state at a temperature of 80 ° C, completely filling the pores of the carrier layer 2 and, after solidification, joining the carrier layer 2 with both cover layers 3. Total basis weight of the composite 1 thus formed was 387 g / m 2 , of which 300 g / m 2 , ie 77.5%, was PEG 1500. The composite j. thus formed is cohesive, flexible and mechanically resistant and has good thermal conductivity and very good electromagnetic shielding properties. .

Na obr. 2 je výsledek měření diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) tohoto kompozitu 1, ze kterého je zřejmé, že kompozit 1 výše popsané konstrukce dokáže při skupenské změně pohltit (resp. vydat) cca 123 J/g.Fig. 2 shows the result of differential scanning calorimetry (DSC) measurements of this composite 1, from which it is clear that the composite 1 of the above-described construction can absorb (or deliver) about 123 J / g during a group change.

Příklad 3Example 3

Kompozit 1 pro teplotní ochranu obsahoval nosnou vrstvu 2 tvořenou polyesterovou netkanou textilií s plošnou hmotností 12 g/m2 s povrchy pokovenými vrstvou mědi. Na jedné ploše této nosné vrstvy 2 byla uložená krycí vrstva 3 tvořená hliníkovou fólií s plošnou hmotností 20 g/m2 a na opačné ploše hydrofobizovaná vrstva polyamidových vláken s plošnou hmotností 3 g/m2 a průměrem vláken 200 nm. Jako materiál s látkovou přeměnou se použil PEG 1500, který se aplikoval v roztaveném stavu při teplotě 80 °C, přičemž zcela zaplnil póry nosné vrstvy 2 a po svém zatuhnutí spojil nosnou vrstvu 2 s oběma krycími vrstvami 3. Celková plošná hmotnost takto vytvořeného kompozitu 1 byla 125 g/m2, z čehož bylo 90 g/m2, tj. 72 %, tvořeno PEG 1500. TaktoThe thermal protection composite 1 contained a carrier layer 2 formed of a polyester nonwoven fabric with a basis weight of 12 g / m 2 with surfaces plated with a layer of copper. On one surface of this support layer 2 a cover layer 3 was placed, consisting of an aluminum foil with a basis weight of 20 g / m 2 and on the opposite surface a hydrophobized layer of polyamide fibers with a basis weight of 3 g / m 2 and a fiber diameter of 200 nm. PEG 1500 was used as the metabolic material, which was applied in the molten state at a temperature of 80 ° C, completely filling the pores of the carrier layer 2 and, after solidification, joining the carrier layer 2 with both cover layers 3. Total basis weight of the composite 1 thus formed was 125 g / m 2 , of which 90 g / m 2 , i.e. 72%, was PEG 1500. Thus

-4CZ 308571 B6 vytvořený kompozit j. je soudržný, flexibilní a mechanicky odolný a má výbornou tepelnou vodivost a velmi dobré elektromagnetické stínicí vlastnosti.-4CZ 308571 B6 formed composite j. Is cohesive, flexible and mechanically resistant and has excellent thermal conductivity and very good electromagnetic shielding properties.

Na obr. 3 je výsledek měření DSC tohoto kompozitu 1, ze kterého je zřejmé, že kompozit ]_ výše popsané konstrukce dokáže při skupenské změně pohltit (resp. vydat) cca 104 J/g.Fig. 3 shows the result of DSC measurements of this composite 1, from which it is clear that the composite of the above-described construction can absorb (or dispense) about 104 J / g during the group change.

Příklad 4Example 4

Kompozit 1 pro teplotní ochranu obsahoval nosnou vrstvu 2 tvořenou polyesterovou netkanou textilií s plošnou hmotností 12 g/m2 s povrchy pokovenými vrstvou mědi. Na jedné ploše této nosné vrstvy 2 byla uložená krycí vrstva 3 tvořená hliníkovou fólií s plošnou hmotností 20 g/m2, opačná plocha byla volná. Jako materiál s látkovou přeměnou se použil PEG 1500, který se aplikoval v roztaveném stavu při teplotě 80 °C, přičemž zcela zaplnil póry nosné vrstvy 2 a po svém zatuhnutí spojil nosnou vrstvu 2 s krycími vrstvami 3. Celková plošná hmotnost takto vytvořeného kompozitu 1 byla 122 g/m2, z čehož bylo 90 g/m2, tj. 73,7 %, tvořeno PEG 1500. Takto vytvořený kompozit 1 je soudržný, flexibilní a mechanicky odolný a má výbornou tepelnou vodivost a velmi dobré elektromagnetické stínicí vlastnosti. Výsledek měření DSC tohoto kompozitu 1 byl stejný jako v příkladu 3 - absence krycí vrstvy 3 tvořené hydrofobizovanou vrstvou polyamidových vláken měření v podstatě neovlivnila.The thermal protection composite 1 contained a carrier layer 2 formed of a polyester nonwoven fabric with a basis weight of 12 g / m 2 with surfaces plated with a layer of copper. On one surface of this support layer 2 a cover layer 3 was placed, formed by an aluminum foil with a basis weight of 20 g / m 2 , the opposite surface being free. PEG 1500 was used as the metabolic material, which was applied in the molten state at a temperature of 80 ° C, completely filling the pores of the carrier layer 2 and, after solidification, joining the carrier layer 2 with the cover layers 3. The total basis weight of the composite 1 thus formed was 122 g / m 2 , of which 90 g / m 2 , i.e. 73.7%, were PEG 1500. The composite 1 thus formed is cohesive, flexible and mechanically resistant and has excellent thermal conductivity and very good electromagnetic shielding properties. The DSC measurement result of this composite 1 was the same as in Example 3 - the absence of the cover layer 3 formed by the hydrophobized layer of polyamide fibers did not substantially affect the measurement.

Příklad 5Example 5

Kompozit 1 pro teplotní ochranu obsahoval nosnou vrstvu 2 tvořenou polyesterovou netkanou textilií s plošnou hmotností 15 g/m2 s povrchy pokovenými vrstvou mědi. Na obou plochách této nosné vrstvy 2 byla uložená krycí vrstva 3 tvořená hydrofobizovanou vrstvou polyamidových nanovláken s plošnou hmotností 3 g/m2 a průměrem nanovláken 200 nm. Jako materiál s látkovou přeměnou se použil PEG 1500, který se aplikoval v roztaveném stavu při teplotě 80 °C, přičemž zcela zaplnil póry nosné vrstvy 2 a po svém zatuhnutí spojil nosnou vrstvu 2 s oběma krycími vrstvami 3. Celková plošná hmotnost takto vytvořeného kompozitu 1 byla 81 g/m2, z čehož bylo 60 g/m2, tj. 74% tvořeno PEG 1500. Takto vytvořený kompozit j_ je soudržný, flexibilní a mechanicky odolný a má výbornou tepelnou vodivost, a přitom je elektricky nevodivý.The thermal protection composite 1 contained a carrier layer 2 formed of a polyester nonwoven fabric with a basis weight of 15 g / m 2 with surfaces plated with a layer of copper. On both surfaces of this support layer 2, a cover layer 3 was deposited, formed by a hydrophobized layer of polyamide nanofibers with a basis weight of 3 g / m 2 and a diameter of nanofibers of 200 nm. PEG 1500 was used as the metabolic material, which was applied in the molten state at a temperature of 80 ° C, completely filling the pores of the carrier layer 2 and, after solidification, joining the carrier layer 2 with both cover layers 3. Total basis weight of the composite 1 thus formed was 81 g / m 2 , of which 60 g / m 2 , i.e. 74%, was PEG 1500. The composite 1 thus formed is cohesive, flexible and mechanically resistant and has excellent thermal conductivity, while being electrically non-conductive.

Na obr. 4 je výsledek měření DSC tohoto kompozitu 1, ze kterého je zřejmé, že kompozit ]_ výše popsané konstrukce dokáže při skupenské změně pohltit (resp. vydat) cca 117 J/g.Fig. 4 shows the result of DSC measurements of this composite 1, from which it is clear that the composite of the above-described construction can absorb (or dispense) about 117 J / g during the group change.

Příklad 6Example 6

Kompozit 1 pro teplotní ochranu obsahoval nosnou vrstvu 2 tvořenou vrstvou polyuretanové pěny s plošnou hmotností 108 g/m2. Na obou plochách této nosné vrstvy 2 byla uložená krycí vrstva 3 tvořená hydrofobizovanou vrstvou polyamidových nanovláken s plošnou hmotností 2,5 g/m2 a průměrem nanovláken 200 nm. Jako materiál s látkovou přeměnou se použil PEG 1450, který se aplikoval v roztaveném stavu při teplotě 80 °C, přičemž zcela zaplnil póry nosné vrstvy 2 a po svém zatuhnutí spojil nosnou vrstvu 2 s oběma krycími vrstvami 3. Celková plošná hmotnost takto vytvořeného kompozitu 1 byla 4176 g/m2, z čehož bylo 4063 g/m2, tj. 97,3 % tvořeno PEG 1450. Takto vytvořený kompozit 1 je soudržný, flexibilní a mechanicky odolný a má výbornou tepelnou vodivost, a přitom je elektricky nevodivý.The thermal protection composite 1 contained a carrier layer 2 formed by a layer of polyurethane foam with a basis weight of 108 g / m 2 . On both surfaces of this support layer 2, a cover layer 3 was deposited, formed by a hydrophobized layer of polyamide nanofibers with a basis weight of 2.5 g / m 2 and a diameter of the nanofibers of 200 nm. PEG 1450 was used as the metabolic material, which was applied in the molten state at a temperature of 80 ° C, completely filling the pores of the carrier layer 2 and, after solidification, joining the carrier layer 2 to both cover layers 3. Total basis weight of the composite 1 thus formed was 4176 g / m 2 , of which 4063 g / m 2 , i.e. 97.3%, was PEG 1450. The composite 1 thus formed is cohesive, flexible and mechanically resistant and has excellent thermal conductivity, while being electrically non-conductive.

Tento kompozit ]_ se uložil na termostatovanou desku vyhřátou na teplotou 65 °C a infračerveným bezdotykovým teploměrem se sledovala jeho povrchová teplota. Výsledkem měření je čas, kdy došlo k roztavení PEG 1450 v celém objemu vzoru (i v měřeném povrhu). Dosažení tohoto stavu bylo indikováno jako inflexní bod na křivce závislosti teploty vzorku na čase. Inflex nastává, pokud povrchová teplota vzorku dosáhne 44 °C, což je teplota tání použitého PEG 1450. V tomto případě došlo k inflexu za 1060 sekund.This composite was placed on a thermostated plate heated to 65 ° C and its surface temperature was monitored with an infrared non-contact thermometer. The result of the measurement is the time when PEG 1450 melted in the whole volume of the sample (even in the measured surface). Achieving this state was indicated as an inflection point on the sample temperature versus time curve. The inflex occurs when the surface temperature of the sample reaches 44 ° C, which is the melting point of the PEG 1450 used. In this case, the inflex occurred in 1060 seconds.

-5CZ 308571 B6-5CZ 308571 B6

Stejný experiment se následně opakoval s termostatovanou deskou vyhřátou na teplotu 75 °C. V tomto případě došlo k inflexu za 460 sekund.The same experiment was then repeated with the thermostated plate heated to 75 ° C. In this case, an inflection occurred in 460 seconds.

Příklad 7Example 7

U tří vzorků kompozitu 1 pro teplotní ochranu podle příkladu 6 se při jejich přípravě do jejich vnitřní struktury a do struktury PEG 1450 zakomponovaly měděné mikročástice o průměru 35 pm (CuTEC50, dodavatel pkchemie) v množství 313 g/m2, 625 g/m2, resp. 928 g/m2, tj. 7,7 %, 15,4 %, resp. 22,8 % hmotnosti PEG 1450.In three samples of composite 1 for thermal protection according to Example 6, copper microparticles with a diameter of 35 μm (CuTEC50, supplier of pchemistry) were incorporated into their internal structure and into the structure of PEG 1450 in an amount of 313 g / m 2 , 625 g / m 2. , resp. 928 g / m 2 , ie 7.7%, 15.4%, resp. 22.8% by weight of PEG 1450.

U takto připravených vzorků se způsoby popsanými v příkladu 6 měřil čas dosažení inflexu - viz tabulka 1.For the samples thus prepared, the inflection time was measured with the methods described in Example 6 - see Table 1.

Tabulka 1Table 1

Vzorek Sample Množství měděných mikročástic fg/m2]Amount of copper microparticles fg / m 2 ] Podíl měděných mikročástic vůči PEG 1450 [%] Proportion of copper microparticles to PEG 1450 [%] Inflex při teplotě termostatované desky 65 °C [s] Inflex at thermostated plate temperature 65 ° C [s] Inflex při teplotě termostatované desky 75 °C [s] Inflex at thermostated plate temperature 75 ° C [s] B B 313 313 7,7 7.7 600 600 460 460 C C 625 625 15,4 15.4 282 282 290 290 D D 928 928 22,8 22.8 267 267 190 190

Obě měření prokázala pozitivní účinek přídavku měděných mikročástic - díky jejich přítomnosti došlo k rychlejšímu roztavení PEG 1450 (dosažení inflexu), což při stejném obsahu PEG 1450 v kompozitu 1 znamená, že se tepelná energie v přítomnosti měděných mikročástic absorbovala rychleji - tj. kompozit 1 této konstrukce je schopen pohltit více energie za časovou jednotku a je tedy schopen chránit před vysokou teplotou efektivněji než bez přítomnosti měděných mikročástic.Both measurements showed a positive effect of the addition of copper microparticles - due to their presence there was a faster melting of PEG 1450 (reaching the inflex), which with the same content of PEG 1450 in composite 1 means that thermal energy in the presence of copper microparticles was absorbed faster - ie composite 1 of this the structure is able to absorb more energy per unit time and is therefore able to protect against high temperature more effectively than without the presence of copper microparticles.

Na obr. 5 jsou znázorněny křivky závislosti teploty vzorku kompozitu 1 na čase s vyznačenými inflexními body pro variantu kompozitu 1 dle příkladu 6, tj. bez měděných mikročástic (křivka A) a pro výše popsané varianty kompozitu 1 s různým obsahem měděných mikročástic (křivky B až D), při použití termostatované vyhřívané desky vyhřáté na teplotu 65 °C.Fig. 5 shows curves of the temperature dependence of the sample of composite 1 with marked inflection points for the variant of composite 1 according to Example 6, i.e. without copper microparticles (curve A) and for the above-described variants of composite 1 with different content of copper microparticles (curves B to D), when using a thermostated heated plate heated to 65 ° C.

Na obr. 6 jsou znázorněny křivky závislosti teploty vzorku kompozitu 1 na čase s vyznačenými inflexními body pro variantu kompozitu 1 dle příkladu 6, tj. bez měděných mikročástic (křivka A) a pro výše popsané varianty kompozitu 1 s různým obsahem měděných mikročástic (křivky B až D), při použití termostatované vyhřívané desky vyhřáté na teplotu 75 °C.Fig. 6 shows curves of the temperature dependence of the sample of composite 1 with marked inflection points for the variant of composite 1 according to Example 6, i.e. without copper microparticles (curve A) and for the above-described variants of composite 1 with different content of copper microparticles (curves B to D), when using a thermostated heated plate heated to 75 ° C.

Jako optimální dávka měděných mikročástic ve struktuře kompozitu se tak jeví cca 600 g/m2, resp. cca 10 až 15 % hmotnost PEG 1450 (tato hodnota se týká použitých mikročástic, v případě menších částic může být hodnota pro dosažení stejného nebo srovnatelného efektu menší). Případná vyšší dávka není na škodu, ale inflexní bod už výrazně neposunuje.The optimal dose of copper microparticles in the structure of the composite thus appears to be about 600 g / m 2 , resp. about 10 to 15% by weight of PEG 1450 (this value refers to the microparticles used, in the case of smaller particles the value may be smaller to achieve the same or comparable effect). A possible higher dose is not harmful, but the inflection point no longer significantly shifts.

Příklad 8Example 8

Kompozit 1 pro teplotní ochranu obsahoval nosnou vrstvu 2 tvořenou vrstvou polyuretanové pěny s plošnou hmotností 104 g/m2. Na obou plochách této nosné vrstvy 2 byla uložená krycí vrstva 3 tvořená hydrofobizovanou vrstvou polyamidových nanovláken s plošnou hmotností 3 g/m2 a průměrem nanovláken 200 nm. Jako materiál s látkovou přeměnou se použil PEG 1450, který se aplikoval v roztaveném stavu při teplotě 80 °C, přičemž zcela zaplnil póry nosné vrstvy 2 a po svém zatuhnutí spojil nosnou vrstvu 2 s oběma krycími vrstvami 3. Celková plošná hmotnost takto vytvořeného kompozitu 1 byla 4910 g/m2, z čehož bylo 4800 g/m2, tj. 97,8 % tvořeno PEG 1450. Takto vytvořený kompozit 1 je soudržný, flexibilní a mechanicky odolný a má výbornou tepelnou vodivost, a přitom je elektricky nevodivý.The thermal protection composite 1 contained a carrier layer 2 formed by a layer of polyurethane foam with a basis weight of 104 g / m 2 . On both surfaces of this support layer 2, a cover layer 3 was deposited, formed by a hydrophobized layer of polyamide nanofibers with a basis weight of 3 g / m 2 and a diameter of nanofibers of 200 nm. PEG 1450 was used as the metabolic material, which was applied in the molten state at a temperature of 80 ° C, completely filling the pores of the carrier layer 2 and, after solidification, joining the carrier layer 2 with both cover layers 3. Total basis weight of the composite 1 thus formed was 4910 g / m 2 , of which 4800 g / m 2 , i.e. 97.8%, was PEG 1450. The composite 1 thus formed is cohesive, flexible and mechanically resistant and has excellent thermal conductivity, while being electrically non-conductive.

-6CZ 308571 B6-6GB 308571 B6

Tento kompozit se uložil na termostatovanou desku vyhřátou na teplotou 75 °C a infračerveným bezdotykovým teploměrem se sledovala jeho povrchová teplota. Výsledkem měření je čas, kdy došlo k roztavení PEG 1450 v celém objemu vzoru (i v měřeném povrhu). Dosažení tohoto stavu bylo indikováno jako inflexní bod na křivce závislosti teploty vzorku na čase. Inflex nastává, pokud povrchová teplota vzorku dosáhne 44 °C, což j e teplota tání použitého PEG 145 0. V tomto případě došlo k inflexu za 535 sekund.This composite was placed on a thermostated plate heated to 75 ° C and its surface temperature was monitored with an infrared non-contact thermometer. The result of the measurement is the time when PEG 1450 melted in the whole volume of the sample (even in the measured surface). Achieving this state was indicated as an inflection point on the sample temperature versus time curve. The inflex occurs when the surface temperature of the sample reaches 44 ° C, which is the melting point of the PEG 145 0 used. In this case, the inflex occurred in 535 seconds.

Příklad 9Example 9

U čtyř vzorků kompozitu 1 pro teplotní ochranu podle příkladu 8 se při jejich přípravě do jejich vnitřní struktury a do struktury PEG 1450 zakomponovaly uhlíkové mikročástice o velikosti 100 pm (mletá uhlíková vlákna Carbiso™, MF SM45R-100, výrobce ELG Carbon Fibre, Ltd.) v množství 80 g/m2, 160 g/m2, 240 g/m2, resp. 320 g/m2, tj. 1,7%, 3,3%, 5,0% resp. 6,7% hmotnosti PEG 1450.In four samples of the thermal protection composite 1 of Example 8, 100 micron carbon microparticles (ground Carbiso® carbon fibers, MF SM45R-100, manufactured by ELG Carbon Fiber, Ltd.) were incorporated into their internal structure and PEG 1450 structure during their preparation. ) in an amount of 80 g / m 2 , 160 g / m 2 , 240 g / m 2 , resp. 320 g / m 2 , ie 1.7%, 3.3%, 5.0% resp. 6.7% by weight of PEG 1450.

U takto připravených vzorků se způsoby popsanými v příkladu 6 měřil čas dosažení inflexu - viz tabulka 2.For the samples thus prepared, the inflection time was measured with the methods described in Example 6 - see Table 2.

Tabulka 2Table 2

Vzorek Sample Množství měděných mikročástic fg/m2]Amount of copper microparticles fg / m 2 ] Podíl měděných mikročástic vůči PEG 1450 [%] Proportion of copper microparticles to PEG 1450 [%] Inflex při teplotě termostatované desky 75 °C [s] Inflex at thermostated plate temperature 75 ° C [s] B B 80 80 1,7 1.7 522 522 C C 160 160 3,3 3.3 446 446 D D 240 240 5,0 5.0 411 411 E E 320 320 6,7 6.7 316 316

Měření prokázalo pozitivní účinek přídavku uhlíkových mikročástic - díky jejich přítomnosti došlo k rychlejšímu roztavení PEG 1450 (dosažení inflexu), což při stejném obsahu PEG 1450 v kompozitu 1 znamená, že se tepelná energie v přítomnosti uhlíkových mikročástic absorbovala rychleji - tj. kompozit 1 této konstrukce je schopen pohltit více energie za časovou jednotku a je tedy schopen chránit před vysokou teplotou efektivněji než bez přítomnosti uhlíkových mikročástic.The measurement showed a positive effect of the addition of carbon microparticles - due to their presence there was a faster melting of PEG 1450 (reaching inflex), which with the same content of PEG 1450 in composite 1 means that thermal energy in the presence of carbon microparticles was absorbed faster - ie composite 1 of this construction it is able to absorb more energy per unit time and is therefore able to protect against high temperature more effectively than without the presence of carbon microparticles.

Na obr. 7 jsou znázorněny křivky závislosti teploty vzorku kompozitu 1 na čase s vyznačenými inflexními body pro variantu kompozitu 1 dle příkladu 8, tj. bez uhlíkových mikročástic (křivka A) a pro výše popsané varianty kompozitu 1 s různým obsahem uhlíkových mikročástic (křivky B až E), při použití termostatované vyhřívané desky vyhřáté na teplotu 75 °C.Fig. 7 shows curves of the temperature dependence of the sample of composite 1 with marked inflection points for the variant of composite 1 according to Example 8, i.e. without carbon microparticles (curve A) and for the above-described variants of composite 1 with different content of carbon microparticles (curves B to E), when using a thermostated heated plate heated to 75 ° C.

Claims (11)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Kompozit (1) pro teplotní ochranu, zejména pro chlazení elektronických součástek, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu porézní nosnou vrstvu (2), ve které je uložen alespoň jeden materiál s látkovou přeměnou, přičemž porézní nosná vrstva (2) je alespoň na jednom svém povrchu opatřená krycí vrstvou (3), která je neprůchozí pro materiál/materiály s látkovou přeměnou uložený/uložené v nosné vrstvě (2), přičemž alespoň jedna krycí vrstva (3) je tvořená tepelně vodivým materiálem a je v přímém kontaktu s nosnou vrstvou (2).Composite (1) for thermal protection, in particular for cooling electronic components, characterized in that it comprises at least one porous carrier layer (2) in which at least one metabolic material is deposited, the porous carrier layer (2) being provided at least on its surface with a cover layer (3) which is impermeable to the material (s) of metabolism deposited in the carrier layer (2), the at least one cover layer (3) being made of a thermally conductive material and in direct contact with carrier layer (2). 2. Kompozit (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiálem s látkovou přeměnou je polyethylenglykol.Composite (1) according to Claim 1, characterized in that the metabolic material is polyethylene glycol. 3. Kompozit (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiálem s látkovou přeměnou je parafín.Composite (1) according to Claim 1, characterized in that the metabolic material is paraffin. 4. Kompozit (1) podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v alespoň jednom materiálu s látkovou přeměnou v porézní nosné vrstvě (2) jsou uloženy nanočástice a/nebo mikročástice tepelně vodivého materiálu.Composite (1) according to one of the preceding claims, characterized in that nanoparticles and / or microparticles of thermally conductive material are deposited in the at least one metabolically modified material in the porous support layer (2). 5. Kompozit (1) podle nároku 1 nebo 4, vyznačující se tím, že porézní nosná vrstva (2) je tvořená textilií nebo vrstvou pěnového materiálu.Composite (1) according to Claim 1 or 4, characterized in that the porous carrier layer (2) is formed by a fabric or a layer of foam material. 6. Kompozit (1) podle libovolného z nároků 1, 4 nebo 5, vyznačující se tím, že alespoň jedna porézní nosná vrstva (2) je tvořená vrstvou polymemích nanovláken.Composite (1) according to any one of claims 1, 4 or 5, characterized in that the at least one porous support layer (2) is formed by a layer of polymeric nanofibers. 7. Kompozit podle nároku 1, vyznačující se tím, že porézní nosná vrstva (2) je krycí vrstvou (3) opatřená na obou svých površích.Composite according to Claim 1, characterized in that the porous carrier layer (2) is provided with a cover layer (3) on both of its surfaces. 8. Kompozit podle nároku 1 nebo 7, vyznačující se tím, že alespoň jedna krycí vrstva (3) je tvořená vrstvou elektricky vodivého materiálu.Composite according to Claim 1 or 7, characterized in that the at least one cover layer (3) is formed by a layer of electrically conductive material. 9. Kompozit (1) podle nároku 1 nebo 7, vyznačující se tím, že alespoň jedna krycí vrstva (3) je tvořená vrstvou elektricky nevodivého materiálu.Composite (1) according to Claim 1 or 7, characterized in that the at least one cover layer (3) is formed by a layer of electrically non-conductive material. 10. Kompozit (1) podle libovolného z nároků 1, 4, 5, 6 nebo 7, vyznačující se tím, že alespoň jeden povrch porézní nosné vrstvy (2) je alespoň částečně pokovený.Composite (1) according to any one of claims 1, 4, 5, 6 or 7, characterized in that at least one surface of the porous support layer (2) is at least partially metallized. 11. Kompozit (1) podle libovolného z nároků 1, 4, 5, 6, 7 nebo 10, vyznačující se tím, že porézní nosná vrstva (2) je nesouvislá.Composite (1) according to any one of claims 1, 4, 5, 6, 7 or 10, characterized in that the porous support layer (2) is discontinuous.
CZ2019-584A 2019-09-13 2019-09-13 Composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components CZ308571B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-584A CZ308571B6 (en) 2019-09-13 2019-09-13 Composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-584A CZ308571B6 (en) 2019-09-13 2019-09-13 Composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2019584A3 CZ2019584A3 (en) 2020-12-09
CZ308571B6 true CZ308571B6 (en) 2020-12-09

Family

ID=73668787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-584A CZ308571B6 (en) 2019-09-13 2019-09-13 Composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ308571B6 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000078194A1 (en) * 1999-06-22 2000-12-28 The University Of Dayton Heat storage article
US20030124318A1 (en) * 2002-01-02 2003-07-03 Magill Monte C. Thermal barriers with reversible enhanced thermal properties
FR2875432A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-24 Air Liquide Preparation of composite material, used in structure to carry out thermal exchange between coolant and structure, comprises incorporating microencapsulated phase change material into porous network of continuous matrix
CN208955155U (en) * 2018-06-26 2019-06-07 桑顿新能源科技有限公司 A kind of samming heat storing plate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000078194A1 (en) * 1999-06-22 2000-12-28 The University Of Dayton Heat storage article
US20030124318A1 (en) * 2002-01-02 2003-07-03 Magill Monte C. Thermal barriers with reversible enhanced thermal properties
FR2875432A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-24 Air Liquide Preparation of composite material, used in structure to carry out thermal exchange between coolant and structure, comprises incorporating microencapsulated phase change material into porous network of continuous matrix
CN208955155U (en) * 2018-06-26 2019-06-07 桑顿新能源科技有限公司 A kind of samming heat storing plate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yaxue Lin et. al.: Review on thermal conductivity enhancement, thermal properties and applicatios of phase change materials in thermal energy storage, Renewable and sustainable energy reviews 82, 2/2018, 2730-2742, https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.10.002 *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2019584A3 (en) 2020-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Prajapati et al. A review on polymeric-based phase change material for thermo-regulating fabric application
Zhang et al. Personal thermal management by thermally conductive composites: A review
US20070178374A1 (en) Multi-layered apparatus for stopping projectiles
US5366801A (en) Fabric with reversible enhanced thermal properties
Shishoo Recent developments in materials for use in protective clothing
CN109417847A (en) The method of heat accumulation parts carrier and the production parts carrier
US20100107657A1 (en) Apparel with heating and cooling capabilities
Lee et al. Developing protective textile materials as barriers to liquid penetration using melt‐electrospinning
CN107075794B (en) Flexible PCM fabric
Fredi et al. Novel reactive thermoplastic resin as a matrix for laminates containing phase change microcapsules
US20080233368A1 (en) Articles having enhanced reversible thermal properties and enhanced moisture wicking properties to control hot flashes
KR20180022901A (en) Composite materials for thermal management
EP2758585B1 (en) Zoned functional fabrics
KR20070107035A (en) Carbonaceous composite heat spreader and associated methods
US20200084921A1 (en) Flexible electromagnetic wave shielding material, electromagnetic wave shielding-type circuit module comprising same and electronic device furnished with same
Jung et al. Functional materials and innovative strategies for wearable thermal management applications
CZ308571B6 (en) Composite for thermal protection, in particular for cooling electronic components
US10244657B2 (en) Thermal insulation sheet and method for producing same
CN111886370A (en) Multi-effect woven fabric for energy collection and thermal management
Li et al. Three‐Layer Composite Fabric with the Gradient of Wettability Inspired by Populus euphratica Root Pressure for Drying and Cooling
Soltani et al. Surface-engineered double-layered fabrics for continuous, passive fluid transport
ES2911518T3 (en) Non-woven fabric for screening terahertz frequencies
Shaid Incorporation of aerogel and phase change material in textiles for thermal protection
KR20150080436A (en) Complex Sheet
US10711393B2 (en) Self-sealing and self-decontaminating materials, methods of making, and methods of use