一種散熱座及其製備工藝的製作方法

2023-05-13 22:29:51

本發明涉及一種散熱件，特別涉及一種散熱座及其製備工藝。

背景技術：

隨著現代技術的發展和環保意識的提升，通過電能進行驅動的裝置和設備越來越多。在許多工業運用中，電能通過蓄電池或者超級電容器來儲藏和提取。它們的儲放電能的過程是可逆的，亦可以進行反覆的充電和放電。但是它們在充電或者放電過程中會產生一定的熱量。若充電或者放電過程中產生的熱量不被及時排除，熱量會積累在電池或者電容器內部，導致電池或電容器過熱，從而影響電池或電容器的使用效果和使用壽命。在極端情況下，過熱的電池或電容器，例如鋰離子電池，會發生燃燒、甚至保證，造成安全問題。

因此，必須對大型的蓄電池組或者超級電容器組件進行散熱處理。傳統的散熱處理一般會採用以下幾種方式對電池芯或電容器芯直接冷卻：1、通過冷卻液進行循環冷卻；2、通過風冷進行冷卻。雖然冷卻液的方式的冷卻效果好，但冷卻成本高，體積質量大，且組裝繁瑣。而風冷的方式散熱效果不好，各芯體之間溫差較大。

相變材料能將能量以相變潛熱的形式儲藏在其載體內，實現能量在不同時空之間的轉換。在相變過程中，相變材料與環境進行能量交換，達到控制環境溫度和能量利用的目的。相變材料按照相變的方式一般可分為：固-固相變材料、固-液相變材料、固-氣相變材料和液-氣相變材料。固-液相變材料，它在較窄的溫度範圍內發生相變，潛熱較大，而且體積較小。固-液相變材料也是目前廣為使用的相變材料。但是相變材料自身存在導熱率低，導熱性能差，從而導致熱量儲放速率低。

技術實現要素：

本發明的第一個目的是提供一種吸熱、儲能效果好的散熱座。

實現本發明第一個目的的技術方案是：本發明包括本體；所述本體上設有多個用於 放置發熱件的貫穿孔；所述本體包括具有導熱性的基體；所述基體上具有開放性孔隙；所述基體的開放性孔隙內填充有相變材料。

上述本體上的貫穿孔呈矩形方陣排列。

上述相鄰貫穿孔之間的距離為3mm～5mm。

作為變形，上述本體上設有多排平行設置的貫穿孔組；所述貫穿孔組具有多個線性等距排列的貫穿孔且相鄰貫穿孔部分重合；所述所有貫穿孔呈矩形方陣排列。

作為變形，上述本體上設有多排平行設置的貫穿孔組；所述貫穿孔組具有多個等距且線性排列的貫穿孔；所述相鄰貫穿孔組的貫穿孔相互錯開。

作為變形，上述本體上設有多排平行設置的貫穿孔組；所述貫穿孔組具有多個線性等距排列的貫穿孔且相鄰貫穿孔部分重合；所述相鄰貫穿孔組的貫穿孔相互錯開。

上述基體的材質為泡沫狀石墨，其開放性孔隙直徑為0.01～1000μm；所述基體的開放性孔隙率為30～90％。

上述相變材料為固-液相變材料石蠟。

本發明的第二個目的是提供一種製備以上散熱座的製備工藝，該工藝操作簡單，成品率高，且能提高散熱座的機械性能。

實現本發明第二個目的的技術方案是：本發明製備散熱座的製備工藝包括以下步驟：

A、將具有貫穿孔的基體放入壓力容器中通過壓力滲透工藝將相變材料填充滿基體的開放性孔隙，其中在壓力滲透的過程中：壓力範圍為0.1～20MPa，溫度保持在20℃～200℃，保溫保壓時間為3h～5h；

B、保溫保壓完畢後，冷卻降壓至常溫常壓；

C、在常溫常壓下，再加熱至相變材料的熔點溫度，使得貫穿孔內的相變材料自然流掉；然後冷卻至常溫，從而製得本體。

上述步驟a中基體的材質為泡沫狀石墨。

上述相變材料為固-液相變材料石蠟。

本發明具有積極的效果：(1)本發明通過基體和相變材料的混合利用，可以實現很好地吸熱和儲熱的效果，保證發熱體能在比較小的溫度波動中穩定工作，提高發熱體的使用壽命；(2)本發明中的貫穿孔可以用於發熱體的放置，保證發熱體與本體的充分接 觸，保證本體的吸熱效果；(3)本發明的貫穿孔分布在本體上，有利於本體吸熱與儲熱的均勻；(4)本發明中基體的材質為泡沫狀石墨，因此基體具有較好的導熱性能，把泡沫狀石墨和相變材料結合起來，就能克服因相變材料本身導熱性能差而造成的熱量儲放速率低的缺點；(5)本發明將具有開放性孔隙的泡沫狀石墨作為骨架，相變材料則被填充在泡沫狀石墨的開放性孔隙中，由於開放性孔隙的毛細現象，相變材料被束縛在開放性孔隙中，使其即使處於液態時也不具有流動性，解決了由於相變材料在高溫液態時四處流動帶來的對其他部件汙染的問題，以及相變材料本身由於流動而產生的組元分離造成的性能退化的問題；(6)本發明中泡沫狀石墨與相變材料結合形成的複合材料不僅改善了相變材料的導熱性能、增強了泡沫狀石墨的機械強度，而且使其具有了類似固態相變的某些特徵；(7)本發明製備工藝簡單，製造成本低，利於推廣；(8)本發明利用相變材料高效的吸熱和儲能特性，通過基體的支撐作用形成固態散熱座，並通過基體作為傳熱介質，保證散熱座的吸熱、儲能性能的同時，也能減少單位熱儲能費用。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明實施例一的結構示意圖；

圖3為本發明實施例二的結構示意圖；

圖4為本發明實施例三的結構示意圖；

圖5為本發明實施例四的結構示意圖。

具體實施方式

(實施例一)

見圖1和圖2，本發明包括本體1；所述本體1上設有多個用於放置發熱件的貫穿孔2；所述本體1包括具有導熱性的基體；所述基體上具有開放性孔隙；所述基體的開放性孔隙內填充有相變材料。

所述本體1上的貫穿孔2呈矩形方陣排列。

所述相鄰貫穿孔之間的距離為3mm。

所述基體的材質為泡沫狀石墨，其開放性孔隙直徑為0.01μm；所述基體的開放性孔隙率為30％。

所述相變材料為固-液相變材料石蠟。

本發明中散熱座的製備工藝，包括以下步驟：

A、將具有貫穿孔2的基體放入壓力容器中通過壓力滲透工藝將相變材料填充滿基體的開放性孔隙，其中在壓力滲透的過程中：壓力範圍為0.1MPa，溫度保持在20℃，保溫保壓時間為3h；

B、保溫保壓完畢後，冷卻降壓至常溫常壓；

C、在常溫常壓下，再加熱至相變材料的熔點溫度，使得貫穿孔2內的相變材料自然流掉；然後冷卻至常溫，從而製得本體1。

(實施例二)

見圖1和圖3，本發明中本體1上設有多排平行設置的貫穿孔組；所述貫穿孔組具有多個等距且線性排列的貫穿孔2；所述相鄰貫穿孔組的貫穿孔2相互錯開；所述相鄰貫穿孔之間的距離為5mm。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例三)

見圖1和圖4，本發明中本體1上設有多排平行設置的貫穿孔組；所述貫穿孔組具有多個線性等距排列的貫穿孔2且相鄰貫穿孔2部分重合；所述相鄰貫穿孔組的貫穿孔2相互錯開。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例四)

見圖1和圖5，本發明中本體1上設有多排平行設置的貫穿孔組；所述貫穿孔組具有多個線性等距排列的貫穿孔2且相鄰貫穿孔2部分重合；所述所有貫穿孔呈矩形方陣排列。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例五)

本發明中基體的材質為泡沫狀石墨，其開放性孔隙直徑為0.1μm；所述基體的開放性孔隙率為30％。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例六)

本發明中基體的材質為泡沫狀石墨，其開放性孔隙直徑為1μm；所述基體的開放性 孔隙率為32％。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例七)

本發明中基體的材質為泡沫狀石墨，其開放性孔隙直徑為10μm；所述基體的開放性孔隙率為40％。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例八)

本發明中基體的材質為泡沫狀石墨，其開放性孔隙直徑為130μm；所述基體的開放性孔隙率為43％。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例九)

本發明中基體的材質為泡沫狀石墨，其開放性孔隙直徑為450μm；所述基體的開放性孔隙率為50％。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例十)

本發明中基體的材質為泡沫狀石墨，其開放性孔隙直徑為1000μm；所述基體的開放性孔隙率為90％。其他技術特徵與實施例一相同。其製備方法與實施例一相同。

(實施例十一)

本發明的結構特徵與實施例一相同，其製備工藝如下：

A、將具有貫穿孔2的基體放入壓力容器中通過壓力滲透工藝將相變材料填充滿基體的開放性孔隙，其中在壓力滲透的過程中：壓力範圍為20MPa，溫度保持在200℃，保溫保壓時間為5h；

B、保溫保壓完畢後，冷卻降壓至常溫常壓；

C、在常溫常壓下，再加熱至相變材料的熔點溫度，使得貫穿孔2內的相變材料自然流掉；然後冷卻至常溫，從而製得本體1。

(實施例十二)

本發明的結構特徵與實施例一相同，其製備工藝如下：

A、將具有貫穿孔2的基體放入壓力容器中通過壓力滲透工藝將相變材料填充滿基體的開放性孔隙，其中在壓力滲透的過程中：壓力範圍為1MPa，溫度保持在40℃，保溫保壓時間為4h；

B、保溫保壓完畢後，冷卻降壓至常溫常壓；

C、在常溫常壓下，再加熱至相變材料的熔點溫度，使得貫穿孔2內的相變材料自 然流掉；然後冷卻至常溫，從而製得本體1。

(實施例十三)

本發明的結構特徵與實施例一相同，其製備工藝如下：

A、將具有貫穿孔2的基體放入壓力容器中通過壓力滲透工藝將相變材料填充滿基體的開放性孔隙，其中在壓力滲透的過程中：壓力範圍為5MPa，溫度保持在100℃，保溫保壓時間為4h；

B、保溫保壓完畢後，冷卻降壓至常溫常壓；

C、在常溫常壓下，再加熱至相變材料的熔點溫度，使得貫穿孔2內的相變材料自然流掉；然後冷卻至常溫，從而製得本體1。

(實施例十四)

本發明的結構特徵與實施例一相同，其製備工藝如下：

A、將具有貫穿孔2的基體放入壓力容器中通過壓力滲透工藝將相變材料填充滿基體的開放性孔隙，其中在壓力滲透的過程中：壓力範圍為10MPa，溫度保持在140℃，保溫保壓時間為3h；

B、保溫保壓完畢後，冷卻降壓至常溫常壓；

C、在常溫常壓下，再加熱至相變材料的熔點溫度，使得貫穿孔2內的相變材料自然流掉；然後冷卻至常溫，從而製得本體1。

(實施例十五)

本發明的結構特徵與實施例一相同，其製備工藝如下：

A、將具有貫穿孔2的基體放入壓力容器中通過壓力滲透工藝將相變材料填充滿基體的開放性孔隙，其中在壓力滲透的過程中：壓力範圍為15MPa，溫度保持在180℃，保溫保壓時間為5h；

B、保溫保壓完畢後，冷卻降壓至常溫常壓；

C、在常溫常壓下，再加熱至相變材料的熔點溫度，使得貫穿孔2內的相變材料自然流掉；然後冷卻至常溫，從而製得本體1。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發 明的保護範圍之內。