为水的表面张力系数;=20°为毛细管内液面的接触角;P=1000 kg/m3为 水的密度;g=9.8 m/s2为重力加速度，得到r=0.1 mm。
[0023]采用上述方法对本发明中所制备的不同厚度、不同成分的陶瓷膜进行测量计算， 得到毛细管半径在0.1 - 1.2 mm之间。
[0024]陶瓷膜上水膜蒸发性能比较 由于水滴能在陶瓷膜上完全铺开形成很薄的水膜，水膜与空气的接触面积在300 -1333 cm2/g之间，因此相对于同等质量的水滴，水膜的蒸发速度大幅提高。在相同的环境风 速1.0 m/s和环境相对湿度65%的条件下，测量了水在不同温度下蒸发所需时间。
[0025] 表1比较了1滴水(约0.03 g)在10X10 cm2陶瓷膜上(样品#1)和在10 X 10 cm2铝 箱上(样品#2)完全蒸发所需时间（所述温度指的是陶瓷膜表面和铝箱表面的温度）。
[0026]由表1数据可见，在20 - 90 °C的温度范围内，水膜的蒸发速度是水滴蒸发速度的 10倍以上。尤其是在20 °C，水膜只需4 - 5 min即可完全蒸发，而水滴则至少需要60 min以 上才能蒸发完全。
[0027] 衷1 :
[0028] 在相同的环境相对湿度65%的条件下，测量水在不同环境风速、不同表面温度下蒸 发所需时间。
[0029] 表2比较了 1滴水(约0.03 g)在10X10 cm2陶瓷膜上(样品#1)和在10 X 10cm2铝箱 上(样品#2)完全蒸发所需时间（所述温度指的是陶瓷膜表面和铝箱表面的温度）。 表2:
[0030] 陶瓷膜的应用一： 如图1所示，为基于陶瓷膜的制冷器结构图，所述制冷原理为在金属(铝、铜、不锈钢等） 真空蒸发腔1的内壁有陶瓷膜，适量的水由电磁阀2控制通过进水管3进入蒸发腔1后，迅速 在陶瓷膜上形成水膜，水膜与真空的接触面很大，在真空状态下很快蒸发变为气体，从出气 管4被水气两用栗5抽出蒸发腔到达集水箱6。然后水滴又由进水管3输入，在蒸发腔内重复 水膜形成、蒸发、排出的过程，如此循环往复，循环的周期由电磁阀的开启与关闭来控制。水 膜蒸发时从环境大量吸热，例如1.0 g水蒸发要吸收大于2000 J的热量，所吸收热量能使 100 g的铝片降温10 °C。因此水膜的快速蒸发使得蒸发腔表面的温度明显下降，该降温作 用又由翅片传递到环境空气中，从而到达降低环境温度的制冷效果。
[0031] 具体而言，制得一个铝制蒸发腔，腔体内部体积为12 cmX6 cmX2 cm，当水膜在 最高负压为80 KPa的真空度下蒸发时，产生了明显的吸热降温效果:在2 - 3 min内，腔体 外表面温度由原先的25 °C迅速降低到了 14 °C，降温幅度大于10 °C。
[0032] 在上述制冷过程中，陶瓷膜起到了关键作用：第一，在陶瓷膜上形成的水膜，其厚 度可薄到ΙΟμπι，这减小了水膜在厚度方向的温度梯度，使其能够快速吸热蒸发。如果水膜厚 度过大，由于水的导热系数很小(20°C时约为0.6 W/m.K)，在厚度方向的温度梯度会很大、 热传递会很慢，从而影响水的吸热蒸发速度。第二，陶瓷膜及铝(或铝合金)基底的平均导热 系数率高达200 W/m.K，良好的导热性保证了水膜能从蒸发腔体表面快速吸热，使腔体外表 面以及相连翅片的温度明显下降，达到制冷的目的。
[0033]陶瓷膜的应用二 基于陶瓷膜的海水淡化原理与装置和制冷器原理与结构很相似，同样是在一个真空腔 体的内壁上制备有陶瓷膜，由导水管将适量海水引入真空腔体，海水进入腔体后在陶瓷膜 上浸润铺开，与真空的接触面积最大化。同时由于腔体内的真空度，海水中的水分迅速蒸发 为水蒸气，经由水气两用真空栗抽送到预先装有淡水的集水箱中。由于在陶瓷膜上形成的 水膜的厚度很薄，水膜在真空状态下于常温(20 - 30 °C)便可迅速蒸发，无需额外加热升 温，且水膜蒸发对真空度的要求也不高，负压为80 KPa的真空度即可维持快速的蒸发与淡 水收集。因此，应用陶瓷膜的海水淡化技术的优点为:节能环保，结构装置简单，便于维护， 成本低，用过的陶瓷膜可洗净后循环利用，所得到的淡水纯度高。在此海水淡化技术中，海 水的蒸发在常温就可进行，既不需要价格昂贵的反渗透膜，也不需要耗费太多电能把海水 加热到沸点进行蒸发。
[0034]陶瓷膜的应用三 陶瓷膜用作电子产品的导热散热膜时需要陶瓷膜既有优异的电绝缘性，又保持良好的 导热性，故需要对陶瓷膜进行相应的处理，所述处理包括如下步骤:首先将陶瓷膜在水玻璃 (Na2Si0 3,9H20)溶液中浸渍20 - 40 min,拿出后在100 °C度加热烘干20 - 40 min。然后 将陶瓷膜在导热树脂溶液中浸渍20- 40 min，取出在80 °C度加热烘干60 min。以上处理步 骤是将陶瓷膜中的毛细管封起来，增强了陶瓷膜的电绝缘性能和导热性能，本发明中的陶 瓷膜是一种新型的导热散热材料，能满足各类电气元件对散热的苛刻要求。
[0035]本发明尚有多种具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技 术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
【主权项】
1. 具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜，其特征在于:所述陶瓷膜厚度为lOnm ~600μπι，所述陶瓷膜包括一铝化合物基底、附着于所述基底上的基膜层，所述基膜层为氧 化铝陶瓷层，所述陶瓷膜为具有平均毛细管半径为0.1-1.2mm的多孔膜，所述陶瓷膜亲水表 面能使单位质量的水滴完全铺开，形成面积不小于300 cm2/g的水膜;且亲水表面能使水分 子克服自身重力，在垂直方向自行爬升的高度不小于3.0 cm。2. 根据权利要求1所述的具有毛细结构的陶瓷膜的制备方法，其特征在于:包括如下步 骤， 51、 基底预处理 511、 基底脱脂:将基材放入5%~20%的硫酸槽中，脱脂，3min~5min后取出；所述 基材为错基材或错合金基材； 512、 第一次水洗:用自来水反复冲洗铝基材，保证铝基材表面的PH值> 5 ; 513、 碱洗:将第一次水洗后的基材放入浓度为45kg/m3~55kg/m3,温度为40°C~60 °C的氢氧化钠溶液中，碱洗4min~8min; 514、 第二次水洗:用自来水反复冲洗铝基材，冲洗2min~4min后取出； 515、 第三次水洗:用自来水反复冲洗铝基材，冲洗2min~4min，待PH值>5后取出； 516、 阳极氧化:用碱性电解液、和酸性电解液以先后顺序清洗氧化，促进金属铝基材表 面生成具有孔隙高，吸附能力强的氧化铝膜，所述氧化铝膜厚度为0.3~30μπι; 517、 第四次水洗:将经过阳极氧化的氧化铝膜用自来水反复冲洗，冲洗2min~4min 后取出，再用去离子水冲洗lmin~2min ; 518、 干燥:取出经化学氧化后的铝基材，经去离子水反复冲洗后干燥； 52、 氧化铝陶瓷层涂覆步骤； 521、 原料粉末准备;将α-氧化铝、有机成孔剂、烧结助剂和其他批料组分按比例进行称 量配比：所述氧化铝质量百分比为60%- 70%，粒径为5_30μπι，所述有机成孔剂质量百分 比为30%- 40%，粒径为3- 35μπι;所述烧结助剂质量百分比为10%- 30%; 522、 原料混合:先将α-氧化铝、有机成孔剂混合均匀后，再与烧结助剂和其他批料组分 混合:α-氧化铝和有机成孔剂为70-90 %、所述烧结助剂和其他批料组分为10-30 %混合； 523、 混磨搅拌:在混合粉末中加入20-30粒直径为5-12mm的氧化铝陶瓷球或钢球，在 混料机上混磨l_3h; 524、 成型：将混合原料装入模具内进行低温预热成型，所述预热成型温度为180-250 °C； 525、 中温烧结及成孔;将成型后的产品转入中温烧结炉内，加热至600 °C，所述中温炉 的加热时间为2-3 h，保温1-2 h，然后随炉冷却至100°C以下，最后从炉子中取出最后制得 的多孔陶瓷。3. 根据权利要求1所述的具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜的制备方法，其 特征在于:所述S16的阳极氧化步骤中，所述电解液包括酸性电解液与碱性电解液，所述酸 性电解液配比为：甲酸质量百分比20~40%;草酸质量百分比30~50%;丙二酸质量百分 比30~50%;硫酸镍质量百分比0~10%，处理参数为:氧化电压为20~80V，电流密度为2.0 ~3.5A/dm2,处理时间为0.5~3h，处理温度为10~25°C; 所述碱性电解液配比为:碳酸钠质量百分比40~60%;铬酸钠质量百分比15~25%; 氢氧化钠质量百分比2~5%;磷酸三钠质量百分比0~1.5%，处理参数为:氧化电压为5 ~35V，电流密度为1.0~2.5A/dm2,处理时间为5~60min，处理温度为85~100°C。4. 根据权利要求1所述的具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜的制备方法，其 特征在于:所述S24低温成型中采用空气循环炉或平板炉，所述空气循环炉预热成型温度为 180-250°C，低温成型时间为8-12min;所述平板炉预热成型温度为180-250 °C，低温成型时 间为3-5 min。5. 根据权利要求1所述的具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜的制备方法，其 特征在于:所述S12中的第一次水洗冲洗时间为2min~4min。6. 根据权利要求1所述的具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜的制备方法，其 特征在于:所述S21中其他批料为分散溶剂。7. 根据权利要求1所述的具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜的制备方法，其 特征在于:所述混料机为V型结构的混料机，所述混料速度为100-150 r/min。
【专利摘要】本发明提供了一种具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜，所述陶瓷膜厚度为10nm～600μm，所述陶瓷膜包括一铝化合物基底、附着于所述基底上的基膜层，所述基膜层为氧化铝陶瓷层，所述陶瓷膜为具有平均毛细管半径为0.1-1.2mm的多孔膜，所述陶瓷膜亲水表面能使单位质量的水滴完全铺开，形成面积不小于300？cm2/g的水膜；且亲水表面能使水分子克服自身重力，在垂直方向自行爬升的高度不小于3.0？cm。
【IPC分类】C25D11/12, B22F7/08, B22F3/11, C25D11/10
【公开号】CN105624759
【申请号】CN201511010377
【发明人】谢贤宁, 林群, 张顺中, 刘颖丹
【申请人】苏州容电储能科技有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月30日