一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管制造技术

一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，所述重力式热二极管包括：密封的导热壳体、多孔毛细芯介质，所述导热壳体一侧的内壁上满布有多孔毛细芯介质，所述导热壳体另一侧的内壁上涂覆有疏水涂层，所述导热壳体内部为真空腔体，导热壳体底部装有少量去除溶解气体的纯净水。本设计不仅能够实现热能的定向传导、有效降低室内供暖能耗，而且结构设计合理、实现了大气中热能的环保利用。实现了大气中热能的环保利用。实现了大气中热能的环保利用。

A gravity thermal diode based on porous media and hydrophobic surface

【技术实现步骤摘要】
一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管


[0001]本专利技术涉及一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，具体适用于热能的定向传输。

技术介绍

[0002]随着全球经济、人口等不断增长，工业化和城市化进程的快速推进，世界能源消耗与日俱增。目前，我国约50%的建筑能源消耗用于采暖、降温和通风等系统。由此可见，降低建筑能源消耗，开发制热取暖的新方法、新技术以节约建筑能耗是刻不容缓的任务，是可持续发展中一项极具意义的重大挑战。
[0003]对于传统的传热部件，热量从正逆方向通过该部件时的热阻基本相同。区别与传统传热部件，热二极管的正向传热能力与逆向传热能力差异较大，可以实现热量的定向传递，在热管理和节能领域具有巨大的应用价值。例如，在超高热流密度芯片散热方面，实现芯片向环境的单向传递有利于减少环境温度对芯片温度的影响；在建筑环境领域，在供暖季，利用热二极管可以实现太阳能向室内的定向传递，可以大幅降低室内供暖能耗，而目前应用于建筑领域的热二极管技术尚属于空白状态。
[0004]热二极管的定向传热性能由整流比来描述，其定义为正向传热热阻与逆向传热热阻的比值。目前热二极管的研究还处于机理探索阶段，常见的热二极管管分为以下几类：相变材料型、重力热管型、热膨胀型等，其应用范围受到其传热性能、结构复杂程度、制造成本等因素的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的传统取暖原件定向热传递困难的问题，提供了一种能够定向传输热能的基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管。
[0006]为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，所述重力式热二极管包括：密封的导热壳体、多孔毛细芯介质，所述导热壳体一侧的内壁上满布有多孔毛细芯介质，所述导热壳体另一侧的内壁上涂覆有疏水涂层，所述导热壳体内部为真空腔体，导热壳体底部装有少量去除溶解气体的纯净水。
[0007]所述多孔毛细芯介质采用仿生植物导管结构的梯度有序多孔毛细铜网结构，所述多孔毛细芯介质的孔径为0.2—1μm；所述多孔毛细芯介质通过电阻焊或压焊固定于导热壳体一侧的内壁面上，所述多孔毛细芯介质的孔径从近内壁面侧到远内壁面侧逐渐增大。
[0008]所述多孔毛细芯介质为100—325目的铜网或由直径5—20μm的铜粉烧结而成。
[0009]所述疏水涂层是表面物理加工为具有疏水性质的纳米结构涂层或者化学处理形成表面自由基涂层。
[0010]所述多孔毛细芯介质固定的导热壳体壁面的外侧涂覆有温感变色涂层，所述温感
变色涂层在温度低于25
‑
30℃时变为深色，温感变色涂层在温度高于25
‑
30℃时变为浅色。
[0011]所述多孔毛细芯介质固定的导热壳体壁面的外侧涂覆有二氧化钒/氮化钛智能涂层，所述二氧化钒/氮化钛智能涂层在大于等于28℃或强光环境下阻挡红外光，但在弱光照条件或在小于等于20℃的环境下透过红外光。
[0012]所述导热壳体两侧侧壁的中部各设有一个旋转装置，所述导热壳体通过旋转装置与其固定的基体旋转配合，所述导热壳体上疏水涂层侧的外壁面上设置有反光装饰涂层或镜面涂层。
[0013]所述导热壳体顶板和底板的中部各设有一个旋转装置，所述导热壳体通过旋转装置与其固定的基体旋转配合，所述导热壳体上疏水涂层侧的外壁面上设置有反光装饰涂层或镜面涂层。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管中其内部为真空结构有效避免热能的传递，同时利用其内纯净水的汽化和液化变化，实现热二极管两侧的热能传递，在热二极管的一侧内壁上设置具有仿生结构的多孔毛细芯介质，将底部的水份导入到多孔毛细芯介质内汽化吸收热量，然后使汽化的水蒸气在热二极管的疏水涂层上液化成水释放热量到疏水涂层所涂覆的导热壳体上，实现了热能的单向传导。因此，本设计能够实现热能的定向传导，有效降低室内供暖能耗。
[0015]2、本专利技术一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管中的多孔毛细芯介质为100—325目的铜网或由直径5—20μm的铜粉烧结而成，其结构孔隙较小能够模仿植物蒸腾作用实现了底部液体的向上运输蒸腾，然后通过在疏水涂层上液化滑落回导热壳体底部，进而实现完整的而循环，系统结构设计科学合理，实现了大气中热能的环保利用。因此，本设计结构设计合理，实现了大气中热能的环保利用。
[0016]3、本专利技术一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管中在多孔毛细芯介质固定的导热壳体壁面的外侧涂覆有温感变色涂层或者二氧化钒/氮化钛智能涂层，使热二极管能够在高温条件下减少热能的吸收、传递，在低温条件下吸收热能的同时吸收光能，提高其热利用率。因此，本设计能够根据外部的环境温度或光照调节热传递效率。
[0017]4、本专利技术一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管中的将导热壳体设计为横向或纵向的翻转模式从而改变热二极管的热传递方向，其用在人居建筑上还可以作为一个特殊的通风口使用，使用者能够根据其使用需求去调节其位置。因此，本设计结构具备翻转结构，能够用于多种建筑场景。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的结构示意图。
[0019]图2是本专利技术实施例1的一种安装示意图。
[0020]图3是本专利技术实施例4的安装示意图。
[0021]图4是本专利技术实施例5的安装示意图。
[0022]图中：导热壳体1、旋转装置11、多孔毛细芯介质2、疏水涂层3。
具体实施方式
[0023]以下结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]参见图1至图4，一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，所述重力式热二极管包括：密封的导热壳体1、多孔毛细芯介质2，所述导热壳体1一侧的内壁上满布有多孔毛细芯介质2，所述导热壳体1另一侧的内壁上涂覆有疏水涂层3，所述导热壳体1内部为真空腔体，导热壳体1底部装有少量去除溶解气体的纯净水。
[0025]所述多孔毛细芯介质2采用仿生植物导管结构的梯度有序多孔毛细铜网结构，所述多孔毛细芯介质2的孔径为0.2—1μm；所述多孔毛细芯介质2通过电阻焊或压焊固定于导热壳体1一侧的内壁面上，所述多孔毛细芯介质2的孔径从近内壁面侧到远内壁面侧逐渐增大。
[0026]所述多孔毛细芯介质2为100—325目的铜网或由直径5—20μm的铜粉烧结而成。
[0027]所述疏水涂层3是表面物理加工为具有疏水性质的纳米结构涂层或者化学处理形成表面自由基涂层。
[0028]所述多孔毛细芯介质2固定的导热壳体1壁面的外侧涂覆有温感变色涂层，所述温感变色涂层在温度低于25
‑
30℃时变为深色，温感变色涂层在温度高于25
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30℃时变为浅色。
[0029]所述所述多孔毛细芯介质2固定的导热壳体1壁面的外侧涂覆有二氧化钒/氮化钛智能涂层，所述二氧化钒/氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，其特征在于：所述重力式热二极管包括：密封的导热壳体（1）、多孔毛细芯介质（2），所述导热壳体（1）一侧的内壁上满布有多孔毛细芯介质（2），所述导热壳体（1）另一侧的内壁上涂覆有疏水涂层（3），所述导热壳体（1）内部为真空腔体，导热壳体（1）底部装有少量去除溶解气体的纯净水。2.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，其特征在于：所述多孔毛细芯介质（2）采用仿生植物导管结构的梯度有序多孔毛细铜网结构，所述多孔毛细芯介质（2）的孔径为0.2—1μm；所述多孔毛细芯介质（2）通过电阻焊或压焊固定于导热壳体（1）一侧的内壁面上，所述多孔毛细芯介质（2）的孔径从近内壁面侧到远内壁面侧逐渐增大。3.根据权利要求2所述的一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，其特征在于：所述多孔毛细芯介质（2）为100—325目的铜网或由直径5—20μm的铜粉烧结而成。4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，其特征在于：所述疏水涂层（3）是表面物理加工为具有疏水性质的纳米结构涂层或者化学处理形成表面自由基涂层。5.根据权利要求4所述的一种基于多孔介质和疏水性表面的重力式热二极管，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永佳，李智勇，明廷臻，廖熙旺，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：