本申請(qǐng)涉及熱管理材料，尤其是涉及一種熱二極管、玻璃幕墻及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、熱管是目前諸多散熱領(lǐng)域中常用的傳熱元件，其包括接觸高溫的蒸發(fā)段、接觸低溫的冷凝段以及在蒸發(fā)段和冷凝段之間運(yùn)動(dòng)的傳熱介質(zhì)。常見(jiàn)的熱管包括重力熱管、脈動(dòng)熱管、平板熱管、旋轉(zhuǎn)熱管、環(huán)路熱管、熱二極管等多種不同的類型。類似于電二極管，熱二極管是一種只允許熱流向一個(gè)方向流動(dòng)、而不允許其向相反方向流動(dòng)的熱管。由此熱二極管實(shí)現(xiàn)了單方向的高傳熱與相反方向的熱阻隔。

2、目前有效的熱二極管技術(shù)包括相變式熱二極管，傳熱方向上通過(guò)水的蒸發(fā)與冷凝進(jìn)行高效傳熱，而在相反方向上通過(guò)空氣阻隔傳熱。具體而言，包括親水側(cè)與疏水側(cè)，中間由空氣層阻隔。當(dāng)親水側(cè)溫度較高時(shí)，水在親水側(cè)蒸發(fā)吸熱而在疏水側(cè)冷凝放熱，并通過(guò)重力效應(yīng)自動(dòng)回落到親水側(cè)，形成循環(huán)，持續(xù)實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞；而當(dāng)疏水側(cè)溫度高于親水側(cè)時(shí)，空氣層有效隔絕了傳熱。由此相變式熱二極管表現(xiàn)出兩個(gè)方向上不同的傳熱性能。

3、然而，這類熱二極管所采用的傳熱介質(zhì)主要為水，難以實(shí)現(xiàn)高效傳熱。通常采取的解決方法是抽真空，但抽真空會(huì)對(duì)熱二極管的耐壓能力提出很高要求，增加設(shè)備的建造與維護(hù)成本。并且水的循環(huán)需要借助重力，由此大部分熱二極管是橫向的；或者借助其他外力(如泵、電場(chǎng))來(lái)維持其高度，大大增加了成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，因而熱二極管難以應(yīng)用到豎直玻璃幕墻中。為此，有必要開(kāi)發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱效率高、適用于豎直玻璃幕墻的熱二極管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N熱二極管、玻璃幕墻及其應(yīng)用。

2、本申請(qǐng)的第一方面，提供一種熱二極管，該熱二極管包括至少一個(gè)工作單元，工作單元包括：

3、蒸發(fā)端，蒸發(fā)端設(shè)有傳熱介質(zhì)吸附層，傳熱介質(zhì)吸附層包括聚合物乙醇凝膠；

4、冷凝端，冷凝端位于工作單元遠(yuǎn)離蒸發(fā)端的一側(cè)；

5、熱阻隔層，熱阻隔層位于蒸發(fā)端和冷凝端之間；

6、傳熱介質(zhì)，傳熱介質(zhì)位于蒸發(fā)端，并至少部分吸附在傳熱介質(zhì)吸附層中，傳熱介質(zhì)包括乙醇。

7、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的熱二極管，至少具有如下有益效果：

8、以聚合物乙醇凝膠作為界面蒸發(fā)材料，具有很高的乙醇親和性，能快速吸收、傳輸傳熱介質(zhì)乙醇，為其蒸發(fā)提供物料補(bǔ)充，加快熱量遷移；乙醇在聚合物乙醇凝膠中發(fā)生界面蒸發(fā)而非常規(guī)的本體蒸發(fā)，也帶來(lái)了傳熱性能上的提高。同時(shí)，由于乙醇的低沸點(diǎn)高揮發(fā)性，熱二極管可自發(fā)從蒸發(fā)端吸熱，并釋放到冷凝端，實(shí)現(xiàn)高效持久的傳熱。而且，乙醇具備極低的沸點(diǎn)，可在較低的溫度下正常使用，不會(huì)因凝固而失效。此外，傳熱介質(zhì)吸附層可以通過(guò)毛細(xì)管作用將乙醇吸收并維持在一定高度，無(wú)需額外引入泵或電場(chǎng)，解除了傳統(tǒng)相變式熱二極管橫向放置的限制，使熱二極管可以應(yīng)用在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的豎向玻璃幕墻中。最終整體結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、傳熱效率更高。

9、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中，形成聚合物乙醇凝膠的聚合單體包括丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮中的至少一種。

10、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中，聚合物乙醇凝膠包括聚丙烯酸乙醇凝膠。

11、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中，聚合物乙醇凝膠的制備原料包括聚合單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和乙醇。

12、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中，引發(fā)劑包括過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨、2,2'-偶氮二異丙基咪唑林鹽酸鹽、2,2'-偶氮(2-甲基-n-(2-羥基乙基)丙酰胺)和2,2-氮雜雙(2-咪唑林)二鹽酸鹽中的至少一種。

13、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中，交聯(lián)劑包括甲醛、戊二醛、京尼平、乙二醇二縮水甘油醚、n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺、聚乙二醇雙丙烯酸酯和季戊四醇三烯丙基醚中的至少一種。

14、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中，蒸發(fā)端的底部低于冷凝端的底部。

15、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中，傳熱介質(zhì)吸附層的厚度與傳熱介質(zhì)吸附層和冷凝端之間的距離的比例為1：0.1～10。

16、本申請(qǐng)的第二方面，提供前述的熱二極管的制備方法，該制備方法包括合成聚合物乙醇凝膠：

17、將聚合單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和水混合，通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)制成聚合物水凝膠；

18、聚合物水凝膠與乙醇混合，置換，生成聚合物乙醇凝膠。

19、本申請(qǐng)的第三方面，提供玻璃幕墻，該玻璃幕墻包括前述任一種的熱二極管。

20、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中，玻璃幕墻在裝配時(shí)與水平面的夾角在30°以上。

21、本申請(qǐng)的第四方面，提供前述的熱二極管，或前述的玻璃幕墻在熱管理領(lǐng)域中的應(yīng)用。

22、本申請(qǐng)的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.熱二極管，其特征在于，包括至少一個(gè)工作單元，所述工作單元包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱二極管，其特征在于，形成所述聚合物乙醇凝膠的聚合單體包括丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱二極管，其特征在于，所述聚合物乙醇凝膠的制備原料包括聚合單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和乙醇。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱二極管，其特征在于，所述引發(fā)劑包括過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨、2,2'-偶氮二異丙基咪唑林鹽酸鹽、2,2'-偶氮(2-甲基-n-(2-羥基乙基)丙酰胺)和2,2-氮雜雙(2-咪唑林)二鹽酸鹽中的至少一種；和/或，所述交聯(lián)劑包括甲醛、戊二醛、京尼平、乙二醇二縮水甘油醚、n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺、聚乙二醇雙丙烯酸酯和季戊四醇三烯丙基醚中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱二極管，其特征在于，所述蒸發(fā)端的底部低于所述冷凝端的底部。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱二極管，其特征在于，所述傳熱介質(zhì)吸附層的厚度與所述傳熱介質(zhì)吸附層和所述冷凝端之間的距離的比例為1：0.1～10。

7.權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的熱二極管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括合成聚合物乙醇凝膠，所述合成聚合物乙醇凝膠的步驟包括：

8.玻璃幕墻，其特征在于，所述玻璃幕墻包括權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的熱二極管。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃幕墻，其特征在于，所述玻璃幕墻在裝配時(shí)與水平面的夾角在30°以上。

10.權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的熱二極管，或權(quán)利要求8至9任一項(xiàng)所述的玻璃幕墻在熱管理領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種熱二極管、玻璃幕墻及其應(yīng)用。該熱二極管包括至少一個(gè)工作單元，工作單元包括：蒸發(fā)端，設(shè)有傳熱介質(zhì)吸附層，傳熱介質(zhì)吸附層包括聚合物乙醇凝膠；冷凝端，位于工作單元遠(yuǎn)離蒸發(fā)端的一側(cè)；熱阻隔層，位于蒸發(fā)端和冷凝端之間；傳熱介質(zhì)，位于蒸發(fā)端，并至少部分吸附在傳熱介質(zhì)吸附層中，傳熱介質(zhì)包括乙醇。以聚合物乙醇凝膠作為界面蒸發(fā)材料，具有很高的乙醇親和性，能快速吸收、傳輸傳熱介質(zhì)乙醇，為其蒸發(fā)提供物料補(bǔ)充，加快熱量遷移；通過(guò)界面蒸發(fā)而非常規(guī)的本體蒸發(fā)，帶來(lái)了傳熱性能上的提高。最終整體結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、傳熱效率更高，可以應(yīng)用在豎向玻璃幕墻中。

技術(shù)研發(fā)人員：周躍寬,韓鑒琛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：香港科技大學(xué)（廣州）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19