一种基于液晶弹性体的热开关及其单、多级热管理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于液晶弹性体的热开关及其单、多级热管理系统，属于热管理术领域。热开关包括热端基板、液晶弹性体和冷端基板；所述热端基板一侧贴附于热管理对象表面；所述液晶弹性体一侧紧贴于热端基板的另一侧；所述冷端基板另一侧贴附于液晶弹性体。本发明专利技术利用液晶弹性体作为热开关的功能材料，根据不同温度下液晶弹性体分子指向矢取向的不同而导致其导热系数等热力学性质的差异，分别实现对储能电站、动力电池和电子芯片等热管理对象在高温和低温下强化和削弱冷却散热的不同热管理需求，同时提高热管理对象的温度均匀性，并且具有结构简单、成本较低、无运动部件以及不耗能等优势。等优势。等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液晶弹性体的热开关及其单、多级热管理系统


[0001]本专利技术属于热管理
，涉及一种基于液晶弹性体的热开关及其单、多级热管理系统。

技术介绍

[0002]热管理技术适用于任何对温度有控制要求的对象和场合，可以实现对热管理对象进行加热、冷却和维持恒温等，从而使热管理对象在最佳温度范围内工作的目的。热管理技术广泛应用于电子芯片、储能电站和动力电池等领域。
[0003]温度较高或较低以及温度不均匀都会引起电子芯片、储能电站和动力电池等无法正常工作，极端条件下会导致工作性能下降和使用寿命衰减，乃至引发与温度相关的热失效、电气失效以及机械失效等。因此，采取合理有效的先进热管理技术对热管理对象的温度进行高效、精准的调节以及确保热管理对象均温性是至关重要的。
[0004]现有热管理技术例如风冷、水冷等，普遍存在系统结构复杂且占用空间较大、热管理系统的能量消耗占比大、效率较低、成本较高等问题。在应对热管理需求更高的应用领域时存在一定的局限性。未来的热管理技术必将朝着小型化、高比能、高效率和高均温性方面发展。液晶弹性体结合了液晶的各向异性和交联聚合物的橡胶弹性，具有作为可逆形变的形状记忆材料的潜力。在光、热、电场或磁场的驱动下，液晶弹性体可以选择性地和可逆地形变，因而在光学传感器、热开关、软体机器人、人造肌肉、可控驱动器等领域中具有潜在应用价值。另外，利用液晶弹性体分子指向矢随温度变化而导致其导热系数差异这一独特的物理特性，可实现自动温度控制，广泛应用于需要恒温控制或温度保持基本不变的热管理对象。本专利技术创新性地提出利用液晶弹性体作为热开关的功能材料，利用不同温度下液晶弹性体分子指向矢取向的不同而导致其导热系数等热力学性质的差异，实现对子电子芯片、储能电站和动力电池等热管理对象在高温和低温下不同的热管理需求，同时提高热管理对象的温度均匀性，并且结构简单、成本低、无运动部件、不耗能，也极大的减少了相关成本。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于液晶弹性体的热开关及其单、多级热管理系统，针对现有热管理系统结构复杂且占用空间较大、能量消耗占比大、效率较低、成本较高等问题，本专利技术利用液晶弹性体在不同温度下液晶分子指向矢取向的变化导致其导热系数等热力学性质的变化，实现对电子芯片、储能电站和动力电池等热管理对象在高温和低温下不同的热管理需求，同时提高热管理对象温度均匀性，并且结构简单，无运动部件，不耗能，也极大的减少了相关成本。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种基于液晶弹性体的热开关，包括热端基板、液晶弹性体和冷端基板；
[0008]所述热端基板一侧贴附于热管理对象表面；
[0009]所述液晶弹性体一侧紧贴于热端基板的另一侧；
[0010]所述冷端基板另一侧贴附于液晶弹性体。
[0011]可选的，所述冷端基板和热端基板的导热性能和机械性能较好。
[0012]可选的，所述液晶弹性体置于冷端基板和热端基板之间。
[0013]可选的，所述热端基板、液晶弹性体和冷端基板为依次紧密相贴。
[0014]可选的，所述液晶弹性体的分子指向矢取向会随温度发生改变，分子指向矢取向的变化导致其导热系数等热力学性质的变化。
[0015]可选的，所述热开关的液晶弹性体包含若干种类和结构及尺寸不同的子液晶弹性体，形成对局部温度敏感程度不同的热开关。
[0016]基于所述热开关的单级热管理系统，所述单级热管理系统由所述热开关组成。
[0017]基于所述热开关的多级热管理系统，所述多级热管理系统包括若干串联、并联或串并混合的热开关。
[0018]本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用液晶弹性体不同温度下液晶分子指向矢转变而引起的导热系数差异的特性，实现对储能电站、动力电池和电子芯片等热管理对象在高温和低温下不同的热管理需求。热管理对象温度较高时，液晶弹性体分子指向矢方向垂直于热端基板，液晶弹性体导热系数较大，强化传热。热管理对象温度较低时，液晶弹性体分子指向矢方向与热端基板平行，液晶弹性体导热系数较小，削弱传热。同时液晶弹性体可以根据热管理对象热流密度分布设计成包含多个种类和结构及尺寸不同的子液晶弹性体，提高热管理对象的温度均匀性，并且结构简单、成本低、无运动部件、无额外能耗，也极大的减少了相关成本。此外，还具有如下有益技术效果。
[0019]1、结构简单，加工难度小，仅需要热端基板、液晶弹性体和冷端基板紧密贴联即可制作出热开关；
[0020]2、占地空间小，无泵、风机、制冷设备和流道等传统热管理系统的部件；
[0021]3、制作成本低，制作成本主要集中于液晶弹性体上，市场上容易购买液晶单体等反应原始试剂，反应流程有公开报道并且简单；
[0022]4、运营维护成本低，利用不同温度下液晶弹性体分子指向矢方向差异实现其导热系数的不同，无运动部件，无额外能耗；
[0023]5、热管理效果好，热管理对象温度较高和较低时，液晶弹性体分子指向矢方向分别垂直和平行于热端基板，液晶弹性体导热系数相差3倍及以上，能显著强化和削弱传热。根据热管理对象热流密度分布设计成包含多个种类和结构及尺寸不同的子液晶弹性体，导热系数差异明显，热管理对象的温度均匀性好。
[0024]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0026]图1为实施例一基于液晶弹性体的热开关结构示意图；
[0027]图2为液晶弹性体导热系数随温度变化示意图；
[0028]图3为实施例二应用于动力电池的基于液晶弹性体热开关结构示意图；
[0029]图4为实施例三应用于5G基站的基于液晶弹性体热开关结构示意图；
[0030]图5为基于液晶弹性体的热开关的单级热管理系统示结构意图；
[0031]图6为基于液晶弹性体的热开关的多级热管理系统示结构意图；图6(a)为多级热管理系统内包含并联连接的多个热开关；图6(b)为多级热管理系统内包含串联连接的多个热开关。
[0032]附图标记：热管理对象1、热端基板2、液晶弹性体3、冷端基板4、热开关5、环境6。
具体实施方式
[0033]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶弹性体的热开关，其特征在于：包括热端基板、液晶弹性体和冷端基板；所述热端基板一侧贴附于热管理对象表面；所述液晶弹性体一侧紧贴于热端基板的另一侧；所述冷端基板另一侧贴附于液晶弹性体。2.根据权利要求1所述的一种基于液晶弹性体的热开关，其特征在于：所述冷端基板和热端基板的导热性能和机械性能较好。3.根据权利要求1所述的一种基于液晶弹性体的热开关，其特征在于：所述液晶弹性体置于冷端基板和热端基板之间。4.根据权利要求1所述的一种基于液晶弹性体的热开关，其特征在于：所述热端基板、液晶弹性体和冷端基板为依次紧密相贴。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：于佳佳，高建凤，谢鑫，许幸荣，刘琪，李友荣，
申请(专利权)人：中国联合网络通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：