一种基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116018041A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211728686.7(22)申请日2022.12.30(71)申请人桂林电子科技大学地址541004广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号(72)发明人苗蕾朱思静高杨帆高杰刘呈燕(74)专利代理机构广州科粤专利商标代理有限公司44001专利代理师蒋欢妹莫瑶江(51)Int.Cl.H10N10/01(2023.01)F25B21/02(2006.01)H10N10/80(2023.01)H10N10/17(2023.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件的制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件及其制备方法，采用辐射制冷和对流散热作为可穿戴热电制冷的散热方式，采用一体化的散热层，相比于分立化的散热层散热效果更好，采用网络结构的高强度低热导的封装材料既封装了柔性电极板，也封装了热电臂，提升器件的柔性的同时大大增强了其可靠性，相较于传统的PDMS或者泡棉气凝胶作为封装材料等具有更高的可靠性和高效率。CN116018041ACN116018041A权利要求书1/2页1.一种基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件，其特征在于，该器件从上至下由辐射制冷散热层和热电制冷层组成，辐射制冷散热层覆盖在热电制冷层上的非贴身面，辐射制冷散热层为一体式，热电制冷层由多个分立的热电制冷单元组成，热电制冷单元包括π型热电臂、与π型热电臂尺寸相匹配的上下两组柔性电极板，上下两组柔性电极板背面设有绝缘保护层，π型热电臂由热导率低于0.12W/mK的无孔的低热导高强度柔性材料封装；热电制冷单元上柔性电极板经粘性导热硅胶与辐射制冷散热层连接；每个热电制冷单元之间由上柔性电极板串联起来，各个热电制冷单元之间填充有低热导高强度柔性材料，填充材料中开孔成网络结构。2.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件，其特征在于，辐射散热层是在具有高热导率的柔性的导热硅胶、薄金属片或者石墨烯散热片涂覆上辐射制冷涂层；辐射制冷涂层通过在大气窗口的高发射实现与大气外空间的热交换从而排出热量。3.根据权利要求2所述的基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件，其特征在于，辐射制冷涂层由多层微米或毫米厚薄膜材料复合而成或通过向基底薄膜材料中添加特定的颗粒或制造光学结构而得到。4.根据权利要求3所述的基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件，其特征在于，辐射制冷涂层为：在聚二甲基硅氧烷膜或者其添加二氧化硅微球的复合材料的背面沉积铝或向P(VDF‑HFP)中添加二氧化硅微粒后再成型或通过相分离的方法在P(VDF‑HFP)膜材成型阶段制造微孔。5.根据权利要求1或2所述的基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件，其特征在于，辐射制冷散热层厚度不超过0.3mm。6.根据权利要求1或2所述的基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件，其特征在于，低于0.12W/mK的无孔的低热导高强度柔性材料包括聚氨酯、PDMS或环氧树脂中掺二氧化硅微球。7.根据权利要求1或2所述的基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件，其特征在于，各个热电制冷单元之间的填充材料中开孔是菱形、正方形、四边形、六边形或圆形。8.一种基于辐射制冷的可穿戴热电制冷器件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)制备辐射制冷散热层：2)制备电极板和π型热电对阵列：准备两片铜片作为导电电极，铜片厚度0.04mm～1mm，铜片的背面涂有防氧化漆或烧结有氧化铝或者氮化硼陶瓷作为绝缘保护层，并采用转印再刻蚀的方法得到与热电臂尺寸相匹配的上下两组电极板，然后通过热压焊接技术得到连接好的π型热电对阵列；所述热电臂的应满足宽高比>2，器件的填充因子在5％～20％之间；3)制备高强度低热导封装材料：按照质量比为10:2的比例加入PDMS或聚氨酯或环氧树脂和粒径为100～200μm的SiO2微球并在搅拌机中搅拌均匀得到混合物，再加入混合物1/10质量的固化剂搅拌10分钟得到高强度低热导封装材料；4)将熔点为50℃的液态金属加热至70℃至完全溶化并灌注入定制的硅胶模具中，在室温下固化后将金属从模具上取下得到封装材料造孔用金属模具，硅胶模具根据弯曲需求定制成菱形、正方形、四边形、六边形或圆形；2CN116018041A权利要求书2/2页5)将步骤2)得到的π型热电对阵列上电极涂上热导率大于0.5W/mK的粘性导热硅胶，硅胶的另外一面贴上步骤1)所得的辐射制冷散热层，放入至在顶部开口的8cm*8cm方形玻璃模具中，在玻璃模具中灌注入步骤3)所得的高强度低热导封装材料直至完全将热电对阵列淹没，再将步骤4)所得金属模具插入至热电对的间隙之间，然后将设备加热至40℃保持12小时