[发明专利]一种集成隔热、储热及热反射的多层热防护系统

说明书

本发明公开了一种集成隔热、储热及热反射的电子器件多层热防护系统，主要用于电子器件热防护领域，包括由内至外依次包裹在所述电子器件的隔热层、储热层、热反射层。本发明通过热反射层的作用减少辐射传热，将高温热辐射大部分反射回高温环境中，从而降低热防护系统最外层温度，降低向内的传热温差；通过储热层的作用吸收透过热反射层的高热流，防止大量热量进入内部导致剧烈升温；通过隔热层的作用阻碍热量进入最内部的热防护空间，保护内部温度条件。本热防护系统结构紧凑，稳定性高，根据储热层材料的不同，适用于突发火灾等意外时，暴露在高温环境下的电子器件单次热防护。

技术领域

本发明涉及电子器件热防护系统，特别涉及将隔热、储热和热反射三种隔热技术相结合的电子器件热防护系统。

背景技术

较高的环境温度会影响电子产品可靠性和运行效率，甚至发生电路烧毁造成火灾等严重事故，因此有必要对电子产品进行热的管理和防护。电子器件的热防护目的主要为确保其能在可接受的温度下工作，通常电子器件的工作温度要求小于70℃，一些特殊器件如黑匣子的温度要求为小于125℃。

隔热技术、储热技术和热反射技术是当前最常见的电子器件热防护技术。隔热技术的作用机理为利用低热导率的材料减小外部进入内部的热流进而维持内部低温。然而隔热材料成本高，热容小，难以应付器件在高温长时条件下的隔热需求。储热技术的作用机理为利用储热材料吸收热量保护内部低温。储热技术根据储热材料类型可以分为显热储热、潜热储热和热化学储热。显热储热密度不大，应用不广。潜热储热，又称相变储热，是利用材料固液相变过程实现热量的储存与释放，具有储热密度大、储热过程温度波动小等优点。热化学储热利用可逆化学反应实现热量的储存与释放，储热密度较相变材料高一个数量级，储热过程温度波动小，是非常具有前景的储热技术。储热材料可以极大程度提升热防护系统热容，大大延长热防护系统工作时间。热反射技术的作用机理为反射高温环境对物体的辐射传热从而达到减少热量输入的效果。由于温度越高，辐射传热越强，所以热反射技术在高温隔热领域尤为重要。热反射材料通常具有高的辐射系数和良好的耐高温特性。

当前电子元件现有的热防护技术往往采用其中一种技术实现热防护，如CN106304772A采用相变储热技术来实现电子设备温控，CN207496916U采用有机硅隔热密封机层设计了一种飞行器舱段内部热防护结构，确保飞行器内部电路工作温度正常。但是隔热、储热与热反射技术各自存在缺陷，限制其在热防护系统中的应用。单一的隔热材料热导率低，但热容较小，控温时间短；单一的储热材料可以储存大量热能，但存在热导率过大的问题，热量渗透速率快；单一的热反射材料能够有效减少热通量，但热容过小易造成局部高温，引发热反射材料失效。单一的热防护结构往往对材料的性能提出很高的要求，并且通常需要辅助以主动冷却，系统结构复杂，稳定性差；特别在一些高温、高热流条件下，用单一的热防护技术存在材料制备困难，成本过高的问题。为此将多种热防护技术进行耦合，充分利用不同防护技术的优势，能够实现高热流密度环境下的高效热防护。CN105120639A公布了一种结合了隔热层与相变储热层相结合的热防护结构，其热防护时间较单一的隔热结构能够延长30％。然而，该结构未采用热反射材料，因此当应用于环境温度在150℃以上的高温热防护时，该系统会有20％以上的额外热量进入。只有将热反射层、隔热层与储热层有机结合在一起，才能最大限度的提升系统的热防护性能。

发明内容

本发明针对上述背景中指出的不足，设计了一种集成隔热、储热及热反射的多层热防护系统，通过梯级热防护的方法，有效地将不同热防护技术的优点相结合，在一些热防护场合下既降低了热防护成本，也简化了热防护系统。

一种集成隔热、储热及热反射的电子器件多层热防护系统，包括由内至外依次包裹在所述电子器件的隔热层、储热层、热反射层。

优选地，所述电子器件的环境温度为100～700℃。

优选地，所述的隔热层的热导率低于0.2W/(m·K)。

优选地，所述的隔热层的材料包括隔热涂层或隔热填充剂。