用于保护主体免受损坏的装置制造方法及图纸

用于保护主体免受损坏的装置。该保护装置包括外部保护罩，该外部保护罩包括用于通过外部保护罩的至少一部分传递热能的热能传导元件和被定位成邻近外部保护罩的内部组件，该内部组件包括适于向热能传导元件传递热能和/或从热能传导元件传递热能的热能传递装置。导热元件包括石墨样材料或热解石墨样材料，并且热能传递装置包括热能传递流体。能传递装置包括热能传递流体。能传递装置包括热能传递流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于保护主体免受损坏的装置
[0001]领域
[0002]本专利技术涉及用于保护主体免受损坏，特别是免受外部热损坏的装置。
[0003]背景
[0004]从数据中心的电路电子器件到航空航天环境，热能(例如热量)损坏是许多不同应用中的常见问题。热能管理系统被设计成加热或冷却受影响的装置，以实现平稳操作。这些系统可以使用多种不同的冷却方法，但通常采用基于流体传递或传导传递的热传递方法。然而，许多现有的热管理系统效率低下，这是由于使用因其不足的热导率而难以实现有效散热的材料。
[0005]此外，最有效的热能管理系统通常体积大且重，限制其在高科技行业(诸如航空航天)中的使用。例如，诸如火箭、再进入运载工具等的航空航天运载工具具有严格的重量和尺寸限制。虽然在电子行业中存在一些轻量解决方案，但是这些解决方案对其他行业具有有限的适用性。例如，在电子器件中存在许多冷却系统(例如散热器)，但这些冷却系统具有局限性，并且重要的是，用于在户外或高暴露环境中使用是不实际的。而是，这些冷却系统是为在精确受控的环境中操作而设计的，在精确受控的环境中，温度波动在相对小的窗口内，并且它们被保护免受物理损坏。这些冷却系统也主要被设计为从被保护的装置散热，而不是保护它免于外部热量产生。
[0006]因此，对改进的热能管理系统存在需求，该改进的热能管理系统表现出高效的热能传递(例如散热)。
[0007]概述
[0008]第一方面提供了一种用于保护主体免受损坏的装置。该装置包括外部保护罩，该外部保护罩包括用于通过外部保护罩的至少一部分传递热能的热能传导元件；以及邻近外部保护罩的内部组件，该内部组件包括热能传递装置，该热能传递装置适于向热能传导元件传递热能和/或从热能传导元件传递热能。导热元件包括石墨样材料或热解石墨样材料(包括石墨和热解石墨)。热能传递装置包括热能传递流体(适于向热能传导元件传递热能和/或从热能传导元件传递热能)。
[0009]因此，实施方案提供了一种可以保护主体(例如装置或元件)免受损坏的热管理装置。这包括热能损坏(例如，由热或冷引起的损坏)，但还可以包括物理损坏，诸如来自外部物体的撞击。外部保护罩是这样的保护元件，其适于保护内部组件和/或主体免受损坏，诸如物理损坏。它包括至少热能传导元件，并且还可以包括保护层。因此，导热元件可以通过外部保护罩(例如跨过外部保护罩的表面或穿过外部保护罩的厚度)传递热量，从而消散积聚的热能(例如热量)。例如，这可以避免热点，否则热点可能积聚并且损坏装置和/或主体和/或用于将热能从装置的外表面传递到装置的另一部分。
[0010]石墨样材料或热解石墨样材料(或石墨型材料或热解石墨型材料)在传递热量方面特别有效，并且因此形成特别有效的热传递材料。此外，由于这些材料的各向异性性质，传递热量可以在单个方向上实现。当与次级冷却机构诸如热能传递装置组合时，传递热量可以是特别有效的。特别地，热能可以经由导热元件在外部环境和热能传递装置之间快速
且有效地传递。这些特定材料的这些有效热传递以及在一个特定方向上的传递允许装置的其他部分(以及它保护的主体)的最小损失，从而减少对这些部分的损坏并且改进热传递的效率。此外，这些材料还展示优异的稳定性、强度、耐磨性和抗疲劳性。这使得能够在外部保护层中使用，因为它们在苛刻条件下不太容易损坏，所述苛刻条件诸如航空航天运载工具所经历的那些条件。
[0011]与流体(例如液体)传递装置组合，这提供了将热量传递到区域(例如外部保护罩的表面或主体)或从区域传递热量的非常有效的方式。石墨样材料或热解石墨样材料在外部保护罩的一部分的距离上提供非常有效的热传递，该外部保护罩与流体传递装置组合以进一步传递热能。这可以例如在比用石墨样材料或热解石墨样材料将可能的距离(考虑成本和考虑实际)更大的距离上进行。
[0012]外部意指当组装在主体上或主体周围时，保护罩相对于热能传递装置以及优选地相对于装置的其他部件是外部的。也就是说，热能装置和任选地其他部件可以被定位在装置的内部。当组装在装置上时，保护罩在热能传递装置(以及背衬结构，在存在的情况下)的外部。例如，如果装置是运载工具的保护罩，则外部保护罩形成装置的与运载工具相对的最外侧部分的至少一部分。另外的部件可以设置在保护罩的外侧上(例如可以存在另外的外表皮或包覆层)。因此，相邻的内部组件可以在外部保护罩的后面。
[0013]石墨样材料意指具有二维平面结构片材的材料，该片材包括以(石墨样或石墨烯样)六边形形式排列的原子。这包括具有sp2杂化碳原子的六元环，但可以包括其他结构，包括具有除了碳之外的原子的六元环。例如，这种材料可以包括至少一个包括六边形六元环的平面层，该六边形六元环包括碳、硼、氮及其组合(或基本上由碳、硼、氮及其组合组成)。这可以包括石墨烯(例如石墨烯、官能化石墨烯、氧化石墨烯)，石墨烯是碳的二维同素异形体，其中单层石墨烯包括sp2杂化碳原子的单个平面片材。这还可以是石墨。石墨烯包括至少1个原子层的石墨烯，并且可以是高达例如10个或15个原子层的石墨烯。在此之上，石墨烯被称为石墨。在一些实施方案中，这可以是六方氮化硼(还被称为h
‑
BN、α
‑
BN和石墨氮化硼(g
‑
BN))。这些可以被官能化。
[0014]热解石墨样(或热解碳样)材料意指具有二维片材的材料，该二维片材包括以(石墨样或石墨烯样)六边形形式排列的原子，但是具有变形，使得在片材之间存在一些共价键合。这包括具有sp2杂化碳原子的六元环，但可以包括其他结构，包括具有除了碳之外的原子的六元环。例如，这种材料可以包括至少一个包括六边形六元环的平面层，该六边形六元环包括碳、硼、氮及其组合(或基本上由碳、硼、氮及其组合组成)。热解石墨是具有优异的热导率(与铜的400W.m
‑1.k
‑1相比，在室温1700W.m
‑1.k
‑1)的热解石墨样材料的实例。它在一系列热能传递应用(加热和冷却)中的热扩散非常有效，同时也非常轻量。另一个实例是热解六方氮化硼。其他实例包括热解石墨
‑
硼化合物(例如具有<2％硼的热解石墨)。这些可以被官能化。
[0015]因此，在实施方案中，石墨样材料或热解石墨样材料选自石墨烯、热解石墨、热解碳、热解六方氮化硼或其组合。在实施方案中，石墨样材料或热解石墨样材料可以呈片材、小片或其他结构(例如富勒烯、纳米管)的形式。
[0016]在实施方案中，热能传递流体包括纳米流体(即包括纳米颗粒组分的热传递流体)。纳米流体是传统冷却流体的优异的替代品，因为添加的纳米材料组分可以显著提高流
体的热导率，同时对诸如流体的粘度的其他性质具有最小的影响。证明非常适用于这种热管理领域的一个材料家族是2D材料家族。纳米材料可以通过其纳米级维度的总数目被广泛分类：如果材料的所有三个维度都是纳米尺寸的，那么它将被称为0D(零维)材料，更通常地被称为纳米颗粒。如果材料的两个维度是纳米尺寸的，而另一个维度大得多(很像一根收缩到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于保护主体免受损坏的装置，所述装置包括：外部保护罩，所述外部保护罩包括用于通过所述外部保护罩的至少一部分传递热能的热能传导元件；和内部组件，其邻近所述外部保护罩，所述内部组件包括热能传递装置，所述热能传递装置适于向所述热能传导元件传递热能和/或从所述热能传导元件传递热能，其中所述导热元件包括石墨样材料或热解石墨样材料；并且其中所述热能传递装置包括热能传递流体。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述石墨样材料或热解石墨样材料选自石墨烯、热解石墨、热解碳、热解六方氮化硼或其组合。3.根据权利要求1或权利要求2所述的热能传递装置，其中所述热能传递流体包括纳米流体。4.根据权利要求3所述的热能传递装置，其中所述纳米流体包括ZnO、六方氮化硼、石墨烯或金刚石纳米颗粒中的至少一种。5.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述内部组件还包括支撑结构。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述支撑结构包括气凝胶。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述支撑结构还包括包含第一层和第二层的复合材料，所述第一层包含所述气凝胶，并且所述第二层包含保护层。8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述外部保护罩包括壳体；并且其中所述热能传导元件被封装在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：格拉芬康普西斯有限公司，
类型：发明
国别省市：