DE112016001679T5 - Wellenwärmeumwandlungsstruktur und deren Anwendung - Google Patents

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Abstract

Eine Wellenwärmeumwandlungsstruktur besteht aus einem lockeren Gewebe, das aus mehreren Faserformstrukturen (2) gebildet ist, die sich schneiden und verhakt sind. Das lockere Gewebe behält eine verzweigte Struktur mit einer Faserstruktur (2) bei und winzige Spalte (3) sind unter den Faserformstrukturen ausgebildet ist. Die Wellenwärmeumwandlungsstruktur kann ferner aufweisen: eine wärmeleitende Schicht (1). Ein Wärmeleitfähigkeitskoeffizient der wärmeleitenden Schicht beträgt 10 W/m·K–3000 W/m·K. Außerdem wird eine Wellenwärmeumwandlungs-Spektrumplatte bereitgestellt, welche die Wellenwärmeumwandlungsstruktur aufweist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Wellenwärmeumwandlung und Wärmewellenumwandlung, insbesondere auf eine Wellenwärme-Umwandlungsstruktur (wave-to-heat) und deren Anwendung, durch welche eine hohe Zweiwege-Umwandlungseffizienz erzielt werden kann.
  • Hintergrundtechnik
  • Nach der thermophysikalischen Theorie können alle Objekte mit Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt eine Wärmestrahlung erzeugen. Wenn Wärmestrahlung auf die Oberfläche eines Objekts projiziert wird, können drei Erscheinungen wie Absorption, Reflexion und Durchdringung auftreten. Je größer der Emissionsgrad ist, desto größer ist der Anteil der von der Oberfläche abgestrahlten Energie an der absorbierten Energie.
  • Im Vergleich zur Wärmeleitung und Wärmekonvektion hat die Wärmestrahlung Vorteile, z. B. braucht sie keinen Kontakt und kein Medium. Die vorhandene Wärmestrahlungsquelle verwendet im Allgemeinen ein Metallmaterial, und die Umwandlungseffizienz der Wärmewelle bei Raumtemperatur beträgt nur 20%–30%; somit gibt es ein Problem eines niedrigen Wirkungsgrads. Und es ist schwierig, das Metallmaterial direkt als absorbierendes Material der Wärmestrahlung zur Wellenwärmeumwandlung zu verwenden.
  • Erfindung
  • Für die obengenannten Probleme ist der Zweck der Erfindung eine Wellenwärmeumwandlungsstruktur und deren Anwendung anzubieten, durch welche eine hohe Zweiwege-Umwandlungseffizienz erzielt werden kann und durch welche die Probleme im Stand der Technik gelöst werden können.
  • Die Erfindung bietet eine Wellenwärmeumwandlungsstruktur an; sie besteht aus einem durchwirkten und verbundenen lockeren Gewebe mit mehreren Faserstrukturen, das lockere Gewebe behält die verzweigte Struktur der Faserstruktur, und zwischen den genannten Faserstrukturen ist winziger Spalt bzw. Mikrospalt ausgebildet.
  • Vorteilhafter Weise sind mehrere Faserstrukturen in einer Reihenfolge angeordnet.
  • Vorteilhafter Weise besteht die genannte Faserstruktur aus Kohlenstoffnanoröhren, expandiertem Graphit oder einer Mischung aus expandiertem Graphit und Kohlenstoffnanoröhren.
  • Vorteilhafter Weise besteht die genannte Faserstruktur aus Metallmikrofaser, Bornitrid-Faser oder kohlenstoffbasiertem Fasermaterial.
  • Vorteilhafter Weise beträgt die Querschnittsgröße der genannten Metallmikrofaser 10 nm bis 100 nm.
  • Vorteilhafter Weise enthält die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur noch eine wärmeleitende Schicht, wobei die Wärmeleitfähigkeit bzw. der Koeffizient der genannten wärmeleitenden Schicht 10 W/m·K–3000 W/m·K beträgt.
  • Vorteilhafter Weise ist das Material der genannten wärmeleitenden Schicht ein kohlenstoffbasiertes Material oder Metall.
  • Vorteilhafter Weise ist die Dichte der genannten wärmeleitenden Schicht 0.01 g/cm3–1.5 g/cm3, wobei die Dicke der genannten wärmeleitenden Schicht 0.1 mm–10 mm beträgt.
  • Vorteilhafter Weise ist die Dichte der genannten wärmeleitenden Schicht 0.4 g/cm3–1.2 g/cm3, wobei die Dicke der genannten wärmeleitenden Schicht ist 0.1 mm–5 mm beträgt.
  • Vorteilhafter Weise beträgt die Dicke der genannten Wellenwärme-Umwandlungsschicht 2 Mikrometer bis 10 mm.
  • Die Erfindung offenbart auch eine Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung der Wellenwärmeumwandlungsstruktur, sie enthält Wärmedämmung, Wärmequelle, gerichteten Wärmeleitungsblock und Wellenwärmeumwandlungsstruktur, wobei die genannte Wärmedämmung für die Befestigung des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks verwendet wird, wobei der genannte gerichtete Wärmeleitungsblock in der genannten Wärmedämmung vorgesehen ist, wobei die genannte Wärmequelle im genannten gerichteten Wärmeleitungsblock vorgesehen ist, wobei eine Wellenwärmeumwandlungsstruktur mindestens auf einer Seite des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks vorgesehen ist und dieser mit der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur kontaktiert, wobei die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur eine Wellenwärme-Umwandlungsschicht enthält, wobei die genannte Wellenwärme-Umwandlungsschicht aus einem durchwirkten und verbundenen lockeren Gewebe mit mehreren Faserstrukturen besteht, wobei das lockere Gewebe die verzweigte Struktur der Faserstruktur behält und zwischen den genannten Faserstrukturen ein winziger Spalt gebildet ist.
  • Vorteilhafter Weise enthält die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur noch eine wärmeleitende Schicht, wobei die genannte Wellenwärme-Umwandlungsschicht auf der genannten wärmeleitenden Schicht vorgesehen ist, wobei die genannte wärmeleitende Schicht mit dem genannten gerichteten Wärmeleitungsblock kontaktiert, wobei die Wärmeleitfähigkeit der genannten wärmeleitenden Schicht 10 W/m·K–3000 W/m·K beträgt.
  • Vorteilhafter Weise ist ein Teil der Oberfläche der genannten Wärmequelle mit der wärmeleitenden Schicht der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur kontaktierend.
  • Vorteilhafter Weise ist das Material der genannten Wärmequelle Metall oder ein thermischer Kunststoff.
  • Vorteilhafter Weise enthält der genannte gerichtete Wärmeleitungsblock, voneinander trennbar, einen ersten gerichteten Wärmeleitungsblock und einen zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock, wobei zwischen den genannten ersten gerichteten Wärmeleitungsblock und zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock ein Aufnahmeraum zur Aufnahme der genannten Wärmequelle gebildet ist.
  • Im Vergleich zur aktuellen Technik besteht die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur in der vorliegenden Erfindung aus einem durchwirkten und verbundenen lockeren Gewebe mit mehreren Faserstrukturen, wobei das lockere Gewebe die verzweigte Struktur der Faserstruktur beibehält, wobei zwischen den genannten Faserstrukturen winziger Spalt bzw. Mikrospalt gebildet ist, wobei die verzweigte Struktur der Faserstruktur als Antenne verwendet werden kann, um die Wärmestrahlungseffekte zu erzielen; und wobei der winzige Spalt zum Erzielen des Schwarz-Loch-Effektes verwendet wird, d. h. zur Zweiwege-Umwandlung von Wärme und Infrarot.
  • Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur enthält auch eine wärmeleitende Schicht, wobei die Wärmeleitfähigkeit der genannten wärmeleitenden Schicht 10 W/m·K–3000 W/m·K beträgt; deshalb ist der Wärmeübertragungseffekt der genannten wärmeleitenden Schicht relativ gut und die Wärme kann sehr schnell auf die Faserstruktur übertragen werden.
  • Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur und die Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung haben sehr hohen Wärmestrahlungsgrad und hohe Wärmewellenumwandlungseffizienz. Wenn die äußere Umgebung bei Raumtemperatur liegt, kann die Wärmewellenumwandlungseffizienz der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur und der Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung gleich oder mehr als 80% erreichen; ausführlich gesagt: Wenn der Temperaturunterschied zwischen der äußeren Umgebung und der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur sowie der Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung 3 Grad Celsius beträgt, kann die Zweiwege-Umwandlungseffizienz der Wellenwärme mehr als 60% erreichen; je größer der Temperaturunterschied ist, desto höher ist die Zweiwege-Umwandlungseffizienz der Wellenwärme.
  • Beschreibungen der Figuren
  • 1 ist ein Strukturdiagramm der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur gemäß der Erfindung (Dabei bezeichnet 1 die wärmeleitende Schicht, 2 die Faserstruktur, 3 den winzigen Spalt).
  • 2 ist ein Foto des expandierten Graphits in einem Ausführungsbeispiel in der Erfindung.
  • 3 ist ein Mikroskop-Foto des genannten expandierten Graphits in der 2.
  • 4 ist ein Foto einer mehrschichtigen Graphenstruktur mit 50 bis 250 Schichten, die durch sekundäre Expansion von Graphit in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erhalten bzw. gewonnen wird.
  • 5 ist ein Strukturdiagramm der genannten Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung (dabei bezeichnet 20 die Wärmedämmung, 30 den gerichteten Wärmeleitungsblock, 31 den ersten gerichteten Wärmeleitungsblock, 32 den zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock, 40 die Wärmequelle, 50 die Wellenwärmeuwandlungsstruktur).
  • 6 ist ein Strukturdiagramm der genannten Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung (dabei bezeichnet 20 die Wärmedämmung, 30 den gerichteten Wärmeleitungsblock, 31 den ersten gerichteten Wärmeleitungsblock, 32 den zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock, 40 die Wärmequelle, 50 die Wellenwärmeumwandlungsstruktur).
  • 7 ist ein Temperaturprofil des Innenraums nach der Deckenanwendung der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur in der Erfindung.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die technischen Lösungen in den Ausführungsbeispielen in der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend klar und vollständig beschrieben; natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele nur ein Teil der Ausführungsbeispiele der Erfindung und zeigen nicht alle Ausführungsbeispiele der Erfindung. Alle anderen Ausführungsbeispiele, die von den technischen Fachleuten in diesem Bereich auf der Grundlage der Ausführungsbeispiele in der Erfindung ohne kreative Bemühungen erhalten werden, fallen in den Schutzumfang der Erfindung.
  • Die Erfindung offenbart eine Wellenwärmeumwandlungsstruktur. Wie 1 zeigt, besteht die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur aus einem durchwirkten und verbundenen lockeren Gewebe mit mehreren Faserstrukturen bzw. Faserformstrukturen 2, wobei das lockere Gewebe die verzweigte Struktur der Faserstruktur 2 behält und zwischen den Faserstrukturen 2 winziger Spalt bzw. Mikrospalt 3 ausgebildet ist.
  • Die mehreren Faserstrukturen sind in einer Reihenfolge angeordnet. Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur wird zur Realisierung der Zweiwege-Umwandlung der Wellenwärme verwendet.
  • Die Größe des genannten winzigen Spalts 3 beträgt 5 nm bis 100 nm. Vorteilhafter Weise beträgt die Größe des genannten winzigen Spalts 3 etwa 10 nm bis 50 nm. Die Querschnittsgröße der genannten Faserstruktur 2 beträgt 1 nm bis 100 nm. Vorteilhafter Weise beträgt die Querschnittsgröße der genannten Faserstruktur 2 etwa 1 nm bis 50 nm. Vorteilhafter Weise beträgt die Querschnittsgröße der genannten Faserstruktur 2 etwa 5 nm bis 50 nm. Die Dicke der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur ist 2 Mikrometer bis 10 mm. Vorteilhafter Weise beträgt die Dicke der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 2 Mikrometer bis 5 mm.
  • Das Material der genannten Faserstruktur 2 kann Metallmikrofaser, Bornitrid-Faser oder kohlenstoffbasiertes Fasermaterial sein. Weitergehend, kann das Material der genannten Faserstruktur 2 auch Kohlenstoffnanoröhre, expandiertes Graphit oder eine Mischung aus expandiertem Graphit und Kohlenstoffnanoröhren sein. Die genannte Faserstruktur 2 wird vor allem zur Realisierung der Zweiwege-Umwandlung von Wellen und Wärmen verwendet; sie kann auch als Wärmekanal verwendet werden, um die Wärme schnell zu leiten. In einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren zur Herstellung der Metallmikrofasern mittels Ätzen oder dergleichen auf der Oberfläche des Metalls gebildet werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann das Material der genannten Faserstruktur 2 kohlenstoffbasiertes Material sein, z. B. expandierter Graphit, Kohlenstoffnanoröhre oder Mischung aus dem expandierten Graphit und Kohlenstoffnanoröhren. Wenn das Material der genannten Faserstruktur 2 expandierter Graphit ist, können mehrere winzige Spalte und Faserstrukturen auf der Oberfläche aufgrund der eigenen wurmartigen Struktur (siehe 2 und 3) ausgebildet werden; solche winzige Spalte bzw. Mikrospalte unterstützen die Bildung des Schwarz-Loch-Effektes und die Aufnahme der Wärmestrahlung; die Faserstruktur hilft auch zur Körperwärmestrahlung.
  • Wenn das Material der genannten Faserstruktur 2 eine Kohlenstoffnanoröhre enthält, kann die Kohlenstoffnanoröhre eine einwandige Kohlenstoffnanoröhre, doppelwandige Kohlenstoffnanoröhre oder eine mehrwandige Kohlenstoffnanoröhre sein. Weil die eigene interne Lochstruktur der Kohlenstoffnanoröhre auch Schwarz-Loch-Effekt aufweist und der zwischen den genannten Kohlenstoffnanoröhren gebildete winzige Spalt auch einen guten Schwarz-Loch-Effekt hat, kann die Zweiwege-Umwandlung von Wellen und Wärmen am besten realisiert werden.
  • Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur enthält auch eine wärmeleitende Schicht 1. Die genannten mehreren Faserstrukturen sind auf der Oberfläche der genannten wärmeleitenden Schicht 1 vorgesehen. Die genannte wärmeleitende Schicht 1 wird zur Wärmeleitung verwendet.
  • Die Wärmeleitfähigkeit der genannten wärmeleitenden Schicht 1 ist 10 W/m·K–3000 W/m·K, vorteilhaft, 10 W/m·K–1000 W/m·K, vorteilhafter, 10 W/m·K–300 W/m·K. Das Material der genannten wärmeleitenden Schicht 1 kann kohlenstoffbasiertes Material oder Metall sein. Das genannte kohlenstoffbasierte Material kann mindestens eines von expandierten Graphit, Kohlenstoffnanoröhren, Graphen sein. Ausführlicher, das genannte kohlenstoffbasierte Material kann Verbundwerkstoffe aus expandiertem Graphit, graphenartigem Partikel, Kohlenstoffnanoröhren sein. Der genannte expandierte Graphit ist eine mehrschichtige Graphenstruktur mit 50–103 Schichten. Der genannte expandierte Graphit kann nach dem Verfahren einer primären Expansionsbehandlung erhalten werden. Die genannte graphenartige Partikel ist eine mehrschichtige Graphenstruktur mit 50–250 Schichten, die durch sekundäre Expansionsbehandlung von Graphen erhalten wird, und dann zerkleinerte Pulverpartikel. Bitte siehe 4, sie zeigt eine mehrschichtige Graphenstruktur mit 50 bis 250 Schichten, die durch sekundäre Expansion von Graphit erhält wird. Die Schüttdichte der genannten graphenartigen Partikel ist 0.15 g/cm3–0.3 g/cm3, Vorteilhafter Weise 0.2 g/cm3–0.25 g/cm3. Die scheinbare Partikelgröße der genannten graphenartigen Partikel ist 50 Mesh bis 300 Mesh, Vorteilhafter Weise 150 Mesh bis 200 Mesh.
  • Wenn das Material der genannten wärmeleitende Schicht 1 Kohlenstoffnanoröhre enthält, kann die genannte Kohlenstoffnanoröhre einwandige Kohlenstoffnanoröhre, doppelwandige Kohlenstoffnanoröhre oder mehrwandige Kohlenstoffnanoröhre sein. Um die Kohlenstoffnanoröhre in der genannten wärmeleitende Schicht 1 und die Kohlenstoffnanoröhre in der genannten Faserstruktur zu unterscheiden, wird die Kohlenstoffnanoröhre in der genannten wärmeleitende Schicht 1 als erste Kohlenstoffnanoröhre genannt, die Kohlenstoffnanoröhre in der genannten Faserstruktur 2 wird als zweite Kohlenstoffnanoröhre genannt.
  • Die genannte wärmeleitende Schicht 1 kann auch nach der physikalischen Mischung und direkten Kompression vom expandierten Graphit, graphenartigen Partikel, ersten Kohlenstoffnanoröhren gebildet werden, der expandierte Graphit kann auch zuerst mit der graphenartigen Partikel gemischt und gedrückt werden, dann wird die erste Kohlenstoffnanoröhre aufgelegt und gedrückt, letztens wird die wärmeleitende Schicht gebildet. Die graphenartige Partikel und erste Kohlenstoffnanoröhre sind gleichmäßig im genannten expandierten Graphit verteilt, dadurch kann die Wärmeleitfähigkeit des genannten expandierten Graphits weiter verbessert werden, der Grund ist, wenn man nur expandierten Graphit verwendet, hat die mehrschichtige Graphenstruktur des expandierten Graphits nur eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit in einer Richtung parallel zu seiner Oberfläche, durch die Zugabe von graphenartigen Partikeln und den ersten Kohlenstoffnanoröhren kann ein Wärmeleitungskanal zwischen den Schichten und ein dreidimensionales wärmeleitendes Netzwerk gebildet werden, dadurch das erhaltene Verbundmaterial eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit in allen Richtungen hat.
  • Wenn die genannte wärmeleitende Schicht 1 ein Verbundmaterial aus expandiertem Graphit, Graphen-artiger Partikel und der ersten Kohlenstoffnanoröhre ist, ist der Massenanteil des expandierten Graphits in der genannten wärmeleitende Schicht 1 größer als oder gleich 70% und kleiner als 100%; der Massenanteil der Graphen-artigen Partikel in der genannten wärmeleitende Schicht 1 ist größer als 0 und kleiner als 30%; der Massenanteil der ersten Kohlenstoffnanoröhre in der genannten wärmeleitende Schicht 1 ist größer als 0 und kleiner als 30%. Vorteilhafter Weise ist der Massenanteil des genannten expandierten Graphits in der genannten wärmeleitende Schicht 1 größer als oder gleich 70% und kleiner als 80%; der Massenanteil der genannten Graphen-artigen Partikel in der genannten wärmeleitende Schicht 1 ist größer als 10% und kleiner als 20%; der Massenanteil der genannten ersten Kohlenstoffnanoröhre in der genannten wärmeleitende Schicht 1 ist größer als 10% und kleiner als 20%.
  • In einem Ausführungsbeispiel besteht das Material der genannten wärmeleitende Schicht 1 nur aus dem expandierten Graphit. Der genannte expandierte Graphit ist eine mehrschichtige Graphitstruktur mit 50–103 Schichten. Wie 2 und 3 zeigen, ist der genannte expandierte Graphit wurmartig. Der genannte expandierte Graphit kann aus Graphit hergestellt werden.
  • Die Dichte der genannten wärmeleitenden Schicht 1 beträgt 0.01 g/cm3–1.5 g/cm3; die Dicke der genannten wärmeleitenden Schicht 1 beträgt 0.1 mm–10 mm. Vorteilhafter Weise, um eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und Emissionsgrad der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur zu erzielen, wird die Dichte der genannten wärmeleitenden Schicht 1 zu 0.4 g/cm3–1.2 g/cm3 gewählt, und die Dicke der genannten wärmeleitenden Schicht 1 beträgt 0.1 mm–5 mm.
  • Wenn die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur die wärmeleitende Schicht 1 und die Faserstruktur 2 enthält, und das Material der wärmeleitenden Schicht 1 und Faserstruktur 2 expandierter Graphit ist, dann kann der Rohstoff des expandierten Graphits zuerst als wärmeleitende Schicht 1 in eine geschichtete Struktur gedrückt werden, danach wird ein anderer Rohstoff des expandierten Graphits aufgelegt und mit weniger Druck gedrückt, oder wird durch direkte Verwendung von Klebstoffen usw. an der Oberfläche der wärmeleitenden Schicht 1 befestigt; dadurch wird eine genannte Faserstruktur 2 ausgebildet, nur ist das Material der genannten wärmeleitende Schicht 1 und Faserstruktur 2 gleich, aber die Dichte ist nicht gleich.
  • Wenn die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur nur Faserstrukturen 2 enthält, kann der expandierte Graphit einmal gedrückt werden und dann wird eine genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur ausgebildet; nun enthält die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur lediglich mehrere Faserstrukturen und enthält keine genannte wärmeleitende Schicht 1.
  • Wenn die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur eine wärmeleitende Schicht 1 enthält und die Faserstruktur 2 die zweite Kohlenstoffnanoröhre ist, können mehrere zweite Kohlenstoffnanoröhren auf der Oberfläche der genannten wärmeleitende Schicht 1 durch direktes Wachstum, Kleben usw. gebildet werden. Die genannten mehreren zweiten Kohlenstoffnanoröhren können eine Oberfläche senkrecht zur genannten wärmeleitende Schicht 1 sein, sie können auch ungeordnet verteilt sein. Die genannte zweite Kohlenstoffnanoröhre erstreckt sich von der Oberfläche der wärmeleitende Schicht 1 nach außen. Ausführlich er gesagt: Ein Teil der zweiten Kohlenstoffnanoröhre kann senkrecht zur genannten Oberfläche der genannten wärmeleitenden Schicht 1 sein; ein anderer Teil der zweiten Kohlenstoffnanoröhre kann zu einem stumpfen oder spitzen Winkel mit der Oberfläche der wärmeleitenden Schicht 1 ausgebildet werden; dadurch können mehrere benachbarte zweite Kohlenstoffnanoröhren miteinander versetzt werden. Vorteilhafter Weise ist die genannte zweite Kohlenstoffnanoröhre im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der genannten wärmeleitenden Schicht 1 vorgesehen, wobei das genannte „im Wesentlichen” bezeichnet, dass die meisten zweiten Kohlenstoffnanoröhren senkrecht zur Oberfläche der genannten wärmeleitenden Schicht 1 vorgesehen sind; es kann auch vorkommen, dass ein stumpfer oder spitzer Winkel zwischen wenigen zweiten Kohlenstoffnanoröhren und der Oberfläche der genannten wärmeleitenden Schicht 1 gebildet wird.
  • Im Vergleich zur aktuellen Technik besteht die genannte Wellenwärme-Umwandlungsstruktur der vorliegenden Erfindung aus einem durchwirkten und verbundenen lockeren Gewebe mit mehreren Faserstrukturen 2, wobei das lockere Gewebe die verzweigte Struktur der Faserstruktur 2 behält, und zwischen den genannten Faserstrukturen 2 winziger Spalt 3 gebildet ist, wobei die verzweigte Struktur der Faserstruktur 2 als Antenne verwendet werden kann, um die Wärmestrahlungseffekte zu erzielen; der winzige Spalt 3 wird zum Erzielen des Schwarz-Loch-Effektes verwendet, d. h. zur Zweiwege-Umwandlung von Wärme und Infrarot.
  • Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur enthält auch eine wärmeleitende Schicht 1, wobei die Wärmeleitfähigkeit der genannten wärmeleitenden Schicht 1 10 W/m·K–3000 W/m·K beträgt; deshalb ist der Wärmeübertragungseffekt der genannten wärmeleitenden Schicht 1 relativ gut, und die Wärme kann sehr schnell auf die Faserstruktur 2 übertragen werden.
  • Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur hat einen sehr hohen Wärmestrahlungsgrad und eine hohe Wärmewellenumwandlungseffizienz. Wenn die äußere Umgebung bei Raumtemperatur liegt, kann die Wärmewellenumwandlungseffizienz der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur mehr als 80% erreichen, ausführlich gesagt: Wenn der Temperaturunterschied zwischen der äußeren Umgebung und der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 3 Grad Celsius beträgt, kann die Zweiwege-Umwandlungseffizienz der Wellenwärme mehr als 60% erreichen; je größer der Temperaturunterschied ist, desto höher ist die Zweiwege-Umwandlungseffizienz der Wellenwärme.
  • Die Erfindung bietet auch eine Spektrum-Platte zur Wellenwärmeumwandlung an. Wie 5 zeigt, enthält die genannte Spektrum-Platte zur Wellenwärmeumwandlung eine Wärmedämmung 20, einen gerichteten Wärmeleitungsblock 30, eine Wärmequelle 40 und eine Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50. Die genannte Wärmedämmung 20 wird für die Befestigung des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 verwendet. Der genannte gerichtete Wärmeleitungsblock 30 ist in der genannten Wärmedämmung 20 vorgesehen. Die genannte Wärmequelle 40 ist im genannten gerichteten Wärmeleitungsblock 30 vorgesehen. Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 ist mindestens auf einer Seite des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 vorgesehen und dieser ist mit der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 in Kontakt.
  • Die genannte Wärmedämmung 20 weist eine Schlitzstruktur auf. Das Material der genannten Wärmedämmung 20 ist Schaum, Polystyrol, Phenolharz oder ein anderer Wärmedämmstoff. Vorteilhafter Weise ist das Material der genannten Wärmedämmung 20 ein flammhemmendes Material.
  • Der genannte gerichtete Wärmeleitungsblock 30 kann in der genannten Wärmedämmung 20 eingebettet sein, nämlich der genannte gerichtete Wärmeleitungsblock 30 kann durch die genannte Wärmedämmung 20 eingeklemmt werden. Der genannte gerichtete Wärmeleitungsblock 30 enthält, voneinander trennbar, einen ersten gerichteten Wärmeleitungsblock 31 und einen zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock 32. Zwischen dem genannten ersten gerichteten Wärmeleitungsblock 31 und zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock 32 ist ein Aufnahmeraum zur Aufnahme der genannten Wärmequelle 40 gebildet. Es braucht nur, die genannte Wärmequelle durch den genannten ersten gerichteten Wärmeleitungsblock 31 und zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock 32 abzudecken; die trennbare Kombination ist nicht nur einfach für Formen verwendbar, sondern auch einfach für Montage, Demontage und Transport.
  • Das Material des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 ist kohlenstoffbasiertes Material. Dies hilft auch, Gewicht zu reduzieren, und es ist auch einfach für Transport. Ausführlich gesagt: Das Material des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 ist expandierter Graphit oder Edukt-Komplex, der durch Komprimierung von expandiertem Graphit und Graphen-artigen Partikeln erhalten wird. Nun kann eine Wärmeleitungsstruktur mit dreidimensionalem Netzwerk zwischen dem expandierten Graphit und den Graphen-artigen Partikeln durch den Edukt-Komplex gebildet werden. Die Wärmeleitfähigkeit des genannten Komplexes ist in aller Richtung relativ gut. Wenn das Material des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 ein Edukt-Komplex ist, ist der Massenanteil der Graphen-artigen Partikel im genannten gerichteten Wärmeleitungsblock 30 größer als 0 und kleiner als 25%. Die Dichte des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 beträgt 0.1 g/cm3–1.7 g/cm3. Vorteilhafter Weise, um bessere Wärmeleitfähigkeit zu erzielen, kann die Dichte des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 zu 0.8 g/cm3–1.7 g/cm3 gewählt werden.
  • Das Material der genannten Wärmequelle 40 ist Metall oder ein thermischer Kunststoff. Wenn die genannte Wärmequelle 40 ein thermischer Kunststoff ist, hat die genannte Wärmequelle 40 die geeignete Wärmeleitfähigkeit für kohlenstoffbasiertes Material wie Graphit, und hat eine hohe effiziente Wärmeleitungsfähigkeit sowie die Vorteile wie Korrosionsbeständigkeit und längere Lebensdauer.
  • Bezug genommen wird auf 5; die genannte Wellenwärme-Umwandlungsschicht ist mit dem genannten gerichteten Wärmeleitungsblock 30 in Kontakt. Ein Teil der Oberfläche der genannten Wärmequelle 40 ist mit der genannten Wellenwärme-Umwandlungsschicht in Kontakt. Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 enthält eine Wellenwärme-Umwandlungsschicht. Die genannte Wellenwärme-Umwandlungsschicht ist für die Realisierung der Zweiwege-Umwandlung der Wellenwärme verwendet.
  • In einem Ausführungsbeispiel enthält die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 noch eine wärmeleitende Schicht 1. Die genannte wärmeleitende Schicht 1 wird für Wärmeleitung verwendet. Die genannte Wellenwärme-Umwandlungsschicht ist auf der genannten wärmeleitenden Schicht 1 vorgesehen. Die genannte wärmeleitende Schicht 1 ist mit dem genannten gerichteten Wärmeleitungsblock 3 kontaktiert. Ein Teil der Oberfläche der genannten Wärmequelle 4 ist mit der wärmeleitenden Schicht 1 der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 kontaktiert.
  • Die Dicke der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 beträgt 2 Mikrometer bis 10 mm. Vorteilhafter Weise beträgt die Dicke der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 etwa 2 Mikrometer bis 5 mm.
  • Ausführlich wird auf 5 Bezug genommen, die eine Spektrum-Platte für Wellenwärmeumwandlung in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Auf einer Seite des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 ist eine genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 vorgesehen, nämlich: Die Oberfläche auf einer Seite des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 ist mit der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 kontaktiert; dabei ist die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 mit einem Teil der Oberfläche der genannten Wärmequelle 40 kontaktiert. Die Wirkung des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 ist folgende: Durch den genannten gerichteten Wärmeleitungsblock 30 kann die Wärmeübertragungseffizienz zwischen der genannten Wärmequelle 40 und der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 verbessert werden. Solch eine Spektrum-Platte für Wellenwärmeumwandlung ist geeignet für die Herstellung von einer Decke bzw. Deckenverkleidung.
  • Bezug genommen wird auf 6, die eine Spektrum-Platte zur Wellenwärmeumwandlung in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Auf den zwei Seiten des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 ist jeweils eine genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 vorgesehen, nämlich, zwei genannte Wellenwärmeumwandlungsstrukturen 50 sind auf den beiden Seiten des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks 30 vorgesehen. Mehrere genannte gerichtete Wärmeleitungsblöcke 30 sind zwischen den zwei Wärmedämmungen 20 vorgesehen. Im genannten gerichteten Wärmeleitungsblock 30 ist genannte Wärmequelle 40 vorgesehen. Solch eine Spektrum-Platte zur Wellenwärmeumwandlung ist geeignet für die Herstellung von Wandplatten; es ist bequem, die Räume auf den beiden Seiten der Wandplatte gleichzeitig zu kühlen oder Wärmeableitung zu realisieren.
  • Die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur 50 entspricht der oben genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach 1 der Erfindung; sie wird hier nicht mehr beschrieben.
  • Nachfolgend werden die Wellenwärmeumwandlungsstruktur und die Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung in der Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Auswählen von Komponenten und Gewichtsverhältnis in den folgenden Ausführungsbeispielen zum Formen.
    Ausführungsbeispiel Inhalt des expandierten Graphits Graphen-artige Partikel Inhalt der Kohlenstoffnanoröhre Dichte der wärmeleitenden Schicht (g/cm3) Dicke der wärmeleitenden Schicht (mm) Effizienz der Wellenwärmeumwandlung
    Inhalt Schüttdichte (g/cm3) Granularität (Mesh)
    1 100% 0 0 0 0 0.01 2 85
    2 90% 5% 0.2 100 5% 0.4 3 86
    3 80% 10% 0.15 50 10% 0.1 0.1 86
    4 70% 30% 0.15 150 0 0.6 3 85
    5 70% 0 0 0 30% 1.2 6 83
    6 70% 10% 0.3 200 20% 1.2 0.8 84
    7 70% 20% 0.25 300 10% 1.5 10 81
  • Aus den obengenannten Ausführungsbeispielen kann man sehen, dass die Wellenwärmeumwandlungsstruktur in der Erfindung eine sehr hohe Effizienz der Wellenwärmeumwandlung aufweist. Bezug genommen wird auf 7: Wenn die Wellenwärmeumwandlungsstruktur als Decke bzw. Raumdecke verwendet wird, hat sie im Vergleich zur traditionellen Klimaanlage einen sehr guten energiesparenden Effekt. Wenn man mit der Decke (Spektralsystem) der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur in der Erfindung arbeitet (siehe das linke Bild der 7), liegt die Temperaturverteilung in der vertikalen Richtung im Raum; Wenn man mit der traditionellen Klimaanlage arbeitet (siehe das mittlere Bild der 7), liegt die Temperaturverteilung in der vertikalen Richtung im Raum. Es ist zu sehen, dass die Heißluft-Konvektions-Heizmethode der traditionellen Klimaanlage den größten Teil der Energie zum Erwärmen der Luft nutzt und die heiße Luft am oberen Teil des Raums steht, was zu Energieverschwendung führt, aber das Spektralsystem der vorliegenden Erfindung strahlen Wärme mittels thermischer Strahlung direkt in die Leute, Sitze, Fußböden und andere Gegenstände im Raum, die Luftheizung und meiste Energieverschwendung sind vermieden. Aus dem rechten Bild der 7 kann man direkt sehen, verbraucht die traditionelle Klimaanlage mehr Energie im Vergleich zum Spektralsystem der vorliegenden Erfindung.
  • Die obengenannten Beschreibungen der Ausführungsbeispiele dienen lediglich dazu, das Verfahren der vorliegenden Erfindung und ihre Kern-Idee zu verstehen. Es soll beachtet werden, dass die technischen Personen in dem Bereich verschiedene Verbesserungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vornehmen können, ohne vom Prinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen; und solche Verbesserungen und Modifikationen fallen in den Schutzumfang der Ansprüche der vorliegenden Erfindung.
  • Nach den obengenannten offenbarten Beschreibungen der Ausführungsbeispiele können die technischen Fachleute in dem Bereich die Erfindung realisieren oder verwenden. Verschiedene Modifikationen an den Ausführungsbeispielen sind für die technischen Fachleute ohne weiteres ersichtlich, und die hier definierten allgemeinen Prinzipien können in den anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Daher soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern soll vielmehr mit dem umfassenden Umfang übereinstimmen, der mit den hier offenbarten Prinzipien und neuartigen Merkmalen übereinstimmt.

Claims (15)

  1. Wellenwärmeumwandlungsstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem durchwirkten und verbundenen lockeren Gewebe mit mehreren Faserstrukturen besteht, wobei das lockere Gewebe die verzweigte Struktur der Faserstruktur behält und zwischen den Faserstrukturen ein winziger Spalt gebildet ist.
  2. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faserstrukturen in eine Reihenfolge angeordnet sind.
  3. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Faserstruktur aus Kohlenstoffnanoröhren, expandiertem Graphit oder einer Mischung aus expandiertem Graphit und Kohlenstoffnanoröhren besteht.
  4. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Faserstruktur aus Metallmikrofaser, Bornitrid-Faser oder kohlenstoffbasiertem Fasermaterial besteht.
  5. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsgröße der genannten Metallmikrofaser 10 nm bis 100 nm beträgt.
  6. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur noch eine wärmeleitende Schicht enthält, wobei die Wärmeleitfähigkeit der genannten wärmeleitenden Schicht 10 W/m·K–3000 W/m·K beträgt.
  7. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der genannten wärmeleitenden Schicht kohlenstoffbasiertes Material oder Metall ist.
  8. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der genannten wärmeleitenden Schicht 0.01 g/cm3–1.5 g/cm3 ist, wobei die Dicke der genannten wärmeleitenden Schicht 0.1 mm–10 mm beträgt.
  9. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der genannten wärmeleitenden Schicht 0.4 g/cm3–1.2 g/cm3 ist, wobei die Dicke der genannten wärmeleitenden Schicht 0.1 mm–5 mm beträgt.
  10. Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur 2 Mikrometer bis 10 mm ist.
  11. Spektrum-Platte, die zur Wellenwärmeumwandlung die Wellenwärmeumwandlungsstruktur nach einem der Ansprüche 1–10 einsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass sie Wärmedämmung, Wärmequelle, gerichteten Wärmeleitungsblock und Wellenwärmeumwandlungsstruktur enthält, wobei die genannte Wärmedämmung für die Befestigung des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks verwendet ist, wobei der genannte gerichtete Wärmeleitungsblock in der genannten Wärmedämmung vorgesehen ist, wobei die genannte Wärmequelle in dem genannten gerichteten Wärmeleitungsblock vorgesehen ist, wobei eine Wellenwärmeumwandlungsstruktur mindestens auf einer Seite des genannten gerichteten Wärmeleitungsblocks vorgesehen ist und dieser mit der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur kontaktiert, wobei die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur Wellenwärme-Umwandlungsschicht enthält, wobei die genannte Wellenwärme-Umwandlungsschicht aus einem durchwirkten und verbundenen lockeren Gewebe mit mehreren Faserstrukturen besteht, wobei das lockere Gewebe die verzweigte Struktur der Faserstruktur behält und zwischen den genannten Faserstrukturen ein winziger Spalt gebildet ist.
  12. Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wellenwärmeumwandlungsstruktur noch eine wärmeleitende Schicht enthält, wobei die genannte Wellenwärme-Umwandlungsschicht auf der genannten wärmeleitenden Schicht vorgesehen ist, wobei die genannte wärmeleitende Schicht mit dem genannten gerichteten Wärmeleitungsblock kontaktiert, wobei die Wärmeleitfähigkeit der genannten wärmeleitenden Schicht 10 W/m·K–3000 W/m·K beträgt.
  13. Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Oberfläche der genannten Wärmequelle mit der wärmeleitenden Schicht der genannten Wellenwärmeumwandlungsstruktur kontaktiert.
  14. Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der genannten Wärmequelle Metall oder thermischer Kunststoff ist.
  15. Spektrum-Platte der Wellenwärmeumwandlung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte gerichtete Wärmeleitungsblock einen ersten gerichteten Wärmeleitungsblock und zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock enthält, die voneinander trennbar sind, wobei zwischen dem genannten ersten gerichteten Wärmeleitungsblock und zweiten gerichteten Wärmeleitungsblock ein Aufnahmeraum zur Aufnahme der genannten Wärmequelle gebildet ist.
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