[发明专利]一种具有智能调温功能的车用轻量化层压复合材料

说明书

本发明属于新材料领域，尤其是车辆用材料领域。本发明是一种具有智能调温功能的车用轻量化层压复合材料，采用高强度的板材作为基板，将相变储能材料与带有孔隙的材料结合作为内芯，带有孔隙的材料如蜂窝铝、波形板、多孔材料等。或直接将固‑固相变的相变储能材料或固‑液相变的储能材料和其他高分子材料共混定形或采用微胶囊包裹等技术处理后作为内芯，置于基板之间，一方面，采用的是高强轻质的板材，可以实现材料的轻量化，同时又通过相变储能材料的储放热过程实现智能调温，从而获得兼具减重及智能调温于一身的复合材料。

技术领域

本发明属于新材料领域，尤其是车辆用材料领域，可以应用于汽车、高铁、飞机等的有智能调温和轻量化等综合性能要求的领域。

技术背景

能源是人类生存和发展的基础，可是目前人类赖以生存的化石能源是有限的。随着科学技术的发展，人类对能源的需求日益增加，在各个领域都应节能降耗。另一方面，随着汽车工业的发展，人们对汽车舒适性的要求越来越高。

汽车夏天炎热和冬天寒冷时，都需要通过空调制冷或制热调节温度。不仅浪费能源而且空调调控温度会引起部分人的身体不适。如果冬天将白天日照充足时多余的热量以及汽车行驶时所产生的热量收集并存储起来，供夜晚没有太阳照射时使用，可以有效利用能源并且避免因车内过冷开空调浪费能源；另一方面，夏天日照充足天气炎热，太阳照射以及汽车行驶时所产生的热量如果能被吸收，就避免过多热量进入车内，防止车内过热，引起人体不适，如此，可起到智能调温之功效。现有的车身减振降噪多采用阻尼材料，而车身用阻尼材料多是粘弹性材料，粘弹性材料是指高分子聚合物，主要是橡胶类和塑料类材料，这类材料之所以起到减振降噪作用是把振动中产生的机械能转化为热能。所以，在起到减振降噪功能的同时，又余外产生热量，炎热的夏季，更会加剧乘员的不适感。

为解决上述问题可在车身材料上引入相变储能材料，相变储能材料(PhaseChange Materials，简称为PCMs)是指在一定的温度范围内可改变物理状态(固-液，液-气，固-固)的材料，以环境与体系的温度差为推动力，实现储、放热功能，并且在相变过程中，材料的温度几乎保持不变。它因具有储能密度大、储能能力强、温度恒定等优点，可解决热能供需在时间和空间上的分配矛盾问题，广泛应用于提高太阳能、工业余热和谷电等能源的利用率上，提高经济效益。在智能调温服装、建筑、农业及电子器件等应用领域也得到了广泛关注使用，但是在交通运输领域还未有涉及。相变材料还有以下优点：其一，相变过程一般是等温或近似等温的过程，这种特性有利于把温度变化维持在较小的范围内，使人体感到舒适；其二，相变材料有很高的相变潜热，少量的材料可以储存大量的热量。根据相变材料具有的调温特性把它应用在车身材料上，不仅能高效利用能源，达到节能的目的，还能提高乘员的舒适性。在冬季，相变储能材料白天吸收太阳能，夜间释放热量对车内进行供暖；在夏季，相变储能材料吸收太阳能，避免过多热量进入车内，可以降低车内温度。

发明内容

本发明采用高强钢板、铝合金板等金属板材或具有高强度的高分子板材或碳纤维复合材料板材等为基板。将相变储能材料与带有孔隙的材料结合作为内芯，带有孔隙的材料如蜂窝铝、波形板、多孔材料等。或直接将固-固相变的相变储能材料或固-液相变的储能材料和其他高分子材料共混定形或采用微胶囊包裹等技术处理后作为内芯，置于基板之间，一方面，采用的是高强轻质的板材，可以实现材料的轻量化，同时又通过相变储能材料的储放热过程实现智能调温，从而获得兼具减重及智能调温于一身的复合材料。

附图说明

附图1所示为具有减重及智能调温功能的复合型材料结构示意图。

具体实施例

采用蜂窝铝和相变储能材料作为夹芯材料，把改性后的石蜡加入到蜂窝铝的孔隙中。石蜡的相变温度范围为-12～75.9℃，相变热为150～250kJ/kg(与无机盐类相当)，价格低，无过冷和析出，是常用的相变储能材料。但是其导热系数低，可以通过加入导热材料改性，具体如加入金属粉末、金属纤维、碳纤维和石墨等提高石蜡的导热率。因石蜡的易燃特性还要加入有机含卤化合物作为阻燃剂。其中十七烷和十八烷类石蜡的相变温度非常适合于建筑节能应用，同样也能适用于车身材料。把5083H111铝合金板作为基板，与混有相变储能材料的蜂窝铝复合，具有减重及智能调温功能的复合型材料结构示意图如图1所示。