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相变材料的散热性能的检测装置及石墨烯‑石蜡复合材料的散热性能检测的方法制造方法及图纸

技术编号:15050725 阅读:349 留言:0更新日期:2017-04-05 22:21
本发明专利技术公开了一种相变材料的散热性能的检测装置,包括隔热板、薄片加热膜、相变材料立方体模块和热电偶,使隔热板和相变材料立方体模块对薄片加热膜形成包裹结构,通过热电偶检测相变材料立方体模块的温度。本发明专利技术还公开了一种石墨烯‑石蜡复合材料的散热性能检测的方法,采用本发明专利技术相变材料的散热性能的检测装置,将有石墨烯‑石蜡样品的一侧朝上,连接电路向加热膜施加恒定热功率,并每隔一定时间检测并记录热电偶的温度变化,通过统计分析数据,分析石墨烯/石蜡复合材料在给定功率下的温度变化曲线。本发明专利技术能够较为方便、准确地测试出不同比例的石墨烯/石蜡复合材料散热效果,能系列地对比分析不同比例的石墨烯/石蜡复合材料的散热性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导热材料的热物理性能的检测装置和方法,特别是涉及一种热管理材料的散热性能的检测装置和方法,应用于电子器件的热管理材料及其应用

技术介绍
目前电池热管理主要通过材料的散热及相变储能来实现,石蜡作为一种相变材料具有较大的相变潜热,当温度升高时,其能够通过相变吸大量的热,从而保持温度的相对稳定。相比其他相变材料,石蜡还具有化学性质稳定,没有分离和腐蚀性,蒸汽压力底,价格低廉等优点;不同相变材料用作热管理的作用效果要通过实验来检测,检测内容主要包含相材料变潜热性能和导热性能等,目前检测电池热管理材料综合性能的主要方法都有:1.用石蜡材料直接填充在电池组中间,然后接通电源,随时检测电池组在工作时的最高温度变化;这种方法能够通过在电池组在实际使用中内部温度变化,对比不同材料在电池热管理方面性能的优劣,但是所需实验器材较贵而且比较麻烦,操作起来也不是特变方便;2.通过软件进行仿真分析,对比常用的电池结构,建立导热模型,对模拟热源提供一定的功率,并对填充材料赋予指定的材料属性,包含导热率,相变潜热等,在稳态情况下分析结构的热性能。模拟虽然方便简单,但是计算结果很难做到与实际完全的相符,常常还需要经过实验验证,模拟结果只能起到实验的参照对比作用;3.通过使用热管理材料对模拟热源进行包裹,然后施加功率;此结构是通过加热电阻模拟电源产热,使用相变材料对热源进行包裹,然后接通电源检测并对比在不同功率下相变材料的热管理性能;此结构相对较简单,但是需要定制石蜡储存模型,而且所需要的材料较多,而且过程繁琐。
技术实现思路
为了解决现有技术问题,本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足,提供一种相变材料的散热性能的检测装置及石墨烯-石蜡复合材料的散热性能检测的方法,通过实时测量记录在热量传导扩散散热过程中的石墨烯-石蜡复合材料温度变化曲线,方便、准确地测试出不同比例的石墨烯/石蜡复合材料的散热效果,准确地检测到石墨烯-石蜡复合材料的散热性能。为达到上述专利技术创造目的,本专利技术采用下述专利技术构思:采用导热率较小的隔热板,使热量主要通过石蜡基复合材料向外传导扩散,检测石墨烯-石蜡复合材料的散热性能变化能够由热电偶测量得到的温度变化反映,所使用的加热膜非常薄,因此热量主要由石墨烯-石蜡向外扩散,加热膜四周的散热相对较小可以忽略。石蜡通过加热融化再固化与加热膜较好贴合,减少界面空气存在对测试结果的影响,采用此方法的整体测试性能较好,能够较为方便、准确地测试出不同比例的石墨烯/石蜡复合材料的散热效果。根据上述专利技术构思,本专利技术采用下述技术方案:一种相变材料的散热性能的检测装置,包括加热体和热电偶,采用隔热板作为装置基板,隔热板的导热率低于待测相变材料的导热率,采用薄片加热膜作为加热体在隔热板上形成热源区域,薄片加热膜通过连接导线与外部电源的电路连接,将热电偶固定设置于在隔热板和薄片加热膜之间,使连接导线从隔热板和相变材料立方体模块的夹层缝隙中伸出到装置外部,将相变材料制成设定尺寸的块状或板状的相变材料立方体模块,相变材料立方体模块在隔热板上的投影面积等于薄片加热膜在隔热板上的投影面积,使热电偶和薄片加热膜固定设置在隔热板和相变材料立方体模块之间,并使隔热板和相变材料立方体模块对薄片加热膜形成包裹结构,将相变材料立方体模块与薄片加热膜紧密连接,形成导热桥,并使相变材料立方体模块保持不与任何外物接触,通过热电偶检测相变材料立方体模块的温度。作为本专利技术优选的技术方案,热电偶至少采用两个,在隔热板和相变材料立方体模块的夹层中的不同位置设置各热电偶,使各热电偶在均匀分布设置在隔热板上的热源区域范围内,来实时测量热源区域的不同测量点的温度。作为上述方案的进一步优选的技术方案,热电偶的测温电偶丝的直径控制在0.5mm以内,薄片加热膜的厚度控制在0.5mm以内。作为上述方案的进一步优选的技术方案,通过双面胶带固定隔热板和薄片加热膜,双面胶带选择耐高温型,能保证至少在100℃时双面胶带的胶的粘结性牢固,使通过双面胶带构成的连接界面不出现松脱。一种石墨烯-石蜡复合材料的散热性能检测的方法,主要步骤如下:a.均匀混合设定配比的石蜡和石墨烯,制备石墨烯-石蜡复合材料,并将石墨烯-石蜡复合材料做成设定尺寸的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块,作为被测样品待用;b.准备导热率低于纯石蜡的隔热板,隔热板的导热率低石蜡的导热率,采用厚度在0.5mm以内的薄片加热膜,使在所述步骤a中制备好的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块的一侧面积与薄片加热膜的面积相等,薄片加热膜通过连接导线与外部电源的电路连接,在室温至100℃范围内的温度变化条件下,所采用薄片加热膜薄片的材料电阻波动接近于0,采用热电偶的电偶丝直径为0.5mm以内;石墨烯-石蜡复合材料导热率比纯石蜡要高,隔热板导热率选择比石蜡低;加热膜选择在100℃内稳定、电阻波动小;加热膜厚度要尽量薄,从而可以降低热量沿水平方向向四周的损失;热电偶线要尽量的细,方便放置在装置中间;所选择的材质都要能够在100℃下长期反复使用;c.采用隔热板作为装置基板,使用双面胶带将在步骤b中采用的热电偶固定在步骤b中准备的隔热板上,在双面胶带的另一侧贴上在步骤b中采用的薄片加热膜,使热电偶处于隔热板和薄片加热膜之间;d.将在所述步骤a中制备好的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块固定设置在隔热板上,使在所述步骤a中制备好的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块在隔热板上的投影面积等于薄片加热膜在隔热板上的投影面积,使薄片加热膜的连接导线从隔热板和石墨烯-石蜡复合材料立方体模块的夹层缝隙中伸出到装置外部,使薄片加热膜作为加热体在隔热板上形成热源区域,并使隔热板和石墨烯-石蜡复合材料立方体模块对薄片加热膜形成包裹结构,将石墨烯-石蜡复合材料立方体模块与薄片加热膜紧密连接,形成导热桥,并使石墨烯-石蜡复合材料立方体模块保持不与任何外物接触,组装成石墨烯-石蜡复合材料的散热性能的检测装置;e.将在步骤d中组装好的相变材料的石墨烯-石蜡复合材料的散热性能的检测装置置于桌面,使石墨烯-石蜡复合材料立方体模块一侧朝上,使薄片加热膜得连接导线连接外部电源的输出电路,利用外部电源施加恒定功率,并每隔设定时间检测并记录热电偶采集的温度数据;f.分析热电偶采集的温度数据,得到在设定功率下的设定配比的石墨烯-石蜡复合材料的温度变化曲线及最终温度数值数据,从分析得到设定配比的石墨烯-石蜡复合材料的散热性能数据。作为上述方案的进一步优选的技术方案,在步骤a中,制备石墨烯-石蜡复合材料立方体模块是将融化并混合均匀的石墨烯-石蜡材料加入准备好的模具中,成型制成被测材料样品,然后将被测材料样品在常温下冷却到室温,再去除多余的材料,并用细砂纸打磨将表面打磨平整,得到所需尺寸的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块。制备立方体待测样品是将融化并混合均匀的石墨烯-石蜡材料加入准备好的模型中,由于复合材料在固化后收缩率比较大,所以模具中加入石蜡基材料时要多于模具设计体积,将样品模型在常温下冷却到室温,然后去除多余部分并用细砂纸慢慢打磨得到所需的标准尺寸材料样品,制作样品模具的材料能够承受150℃高温。作为上述方案的进一步优选的技术方案,在步骤b中,采用至少两个热电偶,多个热电偶位置进行均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变材料的散热性能的检测装置,包括加热体和热电偶(5),其特征在于:采用隔热板(1)作为装置基板,隔热板(1)的导热率低于待测相变材料的导热率,采用薄片加热膜(2)作为加热体在隔热板(1)上形成热源区域,薄片加热膜(2)通过连接导线(3)与外部电源的电路连接,将热电偶(5)固定设置于在隔热板(1)和薄片加热膜(2)之间,使连接导线(3)从隔热板(1)和相变材料立方体模块(4)的夹层缝隙中伸出到装置外部,将相变材料制成设定尺寸的块状或板状的相变材料立方体模块(4),相变材料立方体模块(4)在隔热板(1)上的投影面积等与薄片加热膜(2)在隔热板(1)上的投影面积,使热电偶(5)和薄片加热膜(2)固定设置在隔热板(1)和相变材料立方体模块(4)之间,并使隔热板(1)和相变材料立方体模块(4)对薄片加热膜(2)形成包裹结构,将相变材料立方体模块(4)与薄片加热膜(2)紧密连接,形成导热桥,并使相变材料立方体模块(4)保持不与任何外物接触,通过热电偶(5)检测相变材料立方体模块(4)的温度。

【技术特征摘要】
1.一种相变材料的散热性能的检测装置,包括加热体和热电偶(5),其特征在于:采用隔热板(1)作为装置基板,隔热板(1)的导热率低于待测相变材料的导热率,采用薄片加热膜(2)作为加热体在隔热板(1)上形成热源区域,薄片加热膜(2)通过连接导线(3)与外部电源的电路连接,将热电偶(5)固定设置于在隔热板(1)和薄片加热膜(2)之间,使连接导线(3)从隔热板(1)和相变材料立方体模块(4)的夹层缝隙中伸出到装置外部,将相变材料制成设定尺寸的块状或板状的相变材料立方体模块(4),相变材料立方体模块(4)在隔热板(1)上的投影面积等与薄片加热膜(2)在隔热板(1)上的投影面积,使热电偶(5)和薄片加热膜(2)固定设置在隔热板(1)和相变材料立方体模块(4)之间,并使隔热板(1)和相变材料立方体模块(4)对薄片加热膜(2)形成包裹结构,将相变材料立方体模块(4)与薄片加热膜(2)紧密连接,形成导热桥,并使相变材料立方体模块(4)保持不与任何外物接触,通过热电偶(5)检测相变材料立方体模块(4)的温度。2.根据权利要求1所述相变材料的散热性能的检测装置,其特征在于:热电偶(5)至少采用两个,在隔热板(1)和相变材料立方体模块(4)的夹层中的不同位置设置各热电偶(5),使各热电偶(5)在均匀分布设置在隔热板(1)上的热源区域范围内,来实时测量热源区域的不同测量点的温度。3.根据权利要求1或2所述相变材料的散热性能的检测装置,其特征在于:热电偶(5)的测温电偶丝的直径控制在0.5mm以内,薄片加热膜(2)的厚度控制在0.5mm以内。4.根据权利要求1或2所述相变材料的散热性能的检测装置,其特征在于:通过双面胶带固定隔热板(1)和薄片加热膜(2),双面胶带选择耐高温型,能保证至少在100℃时双面胶带的胶的粘结性牢固,使通过双面胶带构成的连接界面不出现松脱。5.一种石墨烯-石蜡复合材料的散热性能检测的方法,其特征在于,主要步骤如下:a.均匀混合设定配比的石蜡和石墨烯,制备石墨烯-石蜡复合材料,并将石墨烯-石蜡复合材料做成设定尺寸的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块,作为被测样品待用;b.准备导热率低于纯石蜡的隔热板,隔热板的导热率低石蜡的导热率,采用厚度在0.5mm以内的薄片加热膜,使在所述步骤a中制备好的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块的一侧面积与薄片加热膜的面积相等,薄片加热膜通过连接导线与外部电源的电路连接,在室温至100℃范围内的温度变化条件下,所采用薄片加热膜薄片的材料电阻波动接近于0,采用热电偶的电偶丝直径为0.5mm以内;c.采用隔热板作为装置基板,使用双面胶带将在所述步骤b中采用的热电偶固定在所述步骤b中准备的隔热板上,在双面胶带的另一侧贴上在所述步骤b中采用的薄片加热膜,使热电偶处于隔热板和薄片加热膜之间;d.将在所述步骤a中制备好的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块固定设置在隔热板上,使在所述步骤a中制备好的石墨烯-石蜡复合材料立方体模块在隔热板上的投影面积等于薄片加热膜在隔热板上的投影面积,使薄片加热膜的连接导线从隔热板和石墨烯-石蜡复合材料立方体模块的夹层缝隙中伸出到装置外部,使薄片加热膜作为加热体在隔热板上形成...

【专利技术属性】
技术研发人员:张燕岳旺刘建影
申请(专利权)人:上海大学
类型:发明
国别省市:上海;31

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