一种纳米声子共晶体及其在保温隔热材料中的应用

本发明涉及保温隔热板，具体为一种纳米声子共晶体及其在保温隔热材料中的应用。

背景技术：

1、房屋与外界的能量交换主要是通过外墙体、屋顶和门窗，建筑物能耗约占人类活动总能耗的37％，建筑物能量损失通过外墙占75-85％，所以减少外墙能量损失是建筑节能的主要部分，目前建筑物常用的保温隔热材料有无机棉和“泡沫塑料”，二者均存在严重的环保问题，生产和使用过程均无法达到绿色环保，严重影响生态环境和可持续发展，尤其“泡沫塑料”将对环境造成“灾难性”的影响，会远远超过由于工业发展排放的污水对水体河流海洋资源的影响，除了加强对建筑垃圾中的“泡沫塑料”的回收回用工作外，还必须减少和限制“泡沫塑料”保温隔热材料的使用，塑料很难生物降解在环境中慢慢地破碎成微塑料和纳米塑料，威胁野生动植物并传播毒素，建筑行业的塑料占全球塑料产量的很大部分，其中大部分是“泡沫塑料”的保温隔热材料。

2、而目前主流保温隔热材料有发泡聚苯乙烯、发泡聚氨酯，酚醛树脂保温隔热板、玻璃纤维棉和岩棉等原材料多来源于石油产品，污染不环保且无法回收回用，玻璃纤维棉和岩棉等的生产过程是高温、高能耗，生产和使用过程粉尘污染严重，所含的黏合剂、树脂等大多来源于石油产品，产品同样很难回收回用，最终污染环境，并且该类保温板达不到a级防火，也存在火灾隐患，影响生态环境和可持续发展，而植物纤维导热系数偏高，且强度低，只能充填于墙体，易吸湿，易发霉，易燃，适合北美部分建筑结构，但不太适合中国大部分建筑结构，除此之外，还没有一种保温隔热材料既能达到绿色环保又能达到常用的保温隔热材料的性能，所以消除保温隔热材料在生产和使用过程带来的环境污染，减少化石资源的消耗，达到既节能又环保的目的，研究开发绿色环保高效保温隔热材料非常必要。鉴于此，我们提出一种纳米声子共晶体及其在保温隔热材料中的应用。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种纳米声子共晶体及其在保温隔热材料中的应用。

2、本发明的技术方案是：

3、一种纳米声子共晶体及，包括外保护框，所述外保护框内部连接有内芯，所述内芯上设有防护组件；

4、所述防护组件包括外壳和夹芯，所述内芯采用幅射传热最优化结构，所述内芯的外部密封包裹有外壳且所述内芯的内部夹层处设有夹芯，所述外保护框上固定连接有多个固定底座，每个所述固定底座上均设有可供安装的连接孔，所述外保护框上设有内槽，所述内槽处连接有包含内芯的防护组件。

5、优选的，所述外壳和夹芯均采用表面辐射系数小于0.1的铝箔和铝合金材料制成以减少辐射传热。

6、优选的，所述内芯采用蜂窝结构且内芯的内壁表面辐射热传递是总传热量的主要组成部分，分析传热量关系如下根据公式：

7、

8、式中：

9、q：内芯表面幅射传热量，w；

10、σ：stefan-boltzmann常数，5.67037×10-8w/(m2·k4)；

11、ty1,ty2：表面y1表面y2的温度，k；εp:表面的发射率；

12、fi(y1,y2):视角因子；d:内芯孔大小，m；h:内芯孔高，m；

13、根据公式，对内芯结构进行优化，合理减少保温板中内芯固体含量，采用蜂窝结构可以使得内芯表面幅射传热减至最小。

14、优选的，所述内芯表面或内部涂装有声子共晶体，声子共晶体中粒子的电荷加速和偶极振动产生的动力学相互作用，偶联的电磁场以波的形式传到声子共晶体周围的空间，使周围空间的物质动能降低，因而热传递减少。

15、优选的，所述外保护框为铝、镀锌铁或其他金属材料时表面作防腐蚀处理。

16、优选的，所述内芯采用植物纤维纸或无机纸状物为原材料。

17、优选的，所述内芯通过涂布机涂上胶料，然后烘干、卷取，胶料中配有声子共晶体、阻燃防火剂等，使其内芯燃烧性能达到不燃a级。

18、优选的，所述内芯的原材料卷架采用自动张力控制系统，使张力在不同车速和重量下保持稳定，并采用自动断胶系统，在不同层数下制成蜂窝芯。

19、优选的，所述防护组件与内芯组成过程采用plc控制系统进行控制，高度自动化、高速运行和节省人工，生产过程无污染，环保清洁。

20、一种纳米声子共晶体在保温隔热材料中的应用，将上述任一项所述的声子共晶体混合加入到胶料中并将其应用于保温隔热材料中。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、该纳米声子共晶体及其在保温隔热材料中的应用，添加纳米声子共晶体使得保温板的导热系数比常用的保温隔热材料小，降低了总的热辐射，具有高效的保温隔热性能，该保温板以铝箔、植物纤维纸或其他纤维纸等为主要原料，原材料丰富绿色环保，是建筑保温材料更新换代产品，可以完全替代现有有机、无机建筑保温材料，且不来源于化石资源不消耗化石资源、生产和使用过程清洁环保无污染、无三废排放可回收回用等显著优势，完全优于现有各类有机“泡沫塑料”、无机棉保温隔热材料，符合低碳、绿色可持续发展趋势。

技术特征：

1.一种纳米声子共晶体及其在保温隔热材料中的应用，包括外保护框(1)，其特征在于：所述外保护框(1)内部连接有内芯(3)，所述内芯(3)上设有防护组件(2)；

2.如权利要求1所述的纳米声子共晶体，其特征在于：所述外壳(21)和夹芯(22)均采用表面辐射系数小于0.1的铝箔和铝合金材料制成以减少辐射传热。

3.如权利要求1所述的纳米声子共晶体，其特征在于：所述内芯(3)采用蜂窝结构且内芯(3)的内壁表面辐射热传递是总传热量的主要组成部分，分析传热量关系根据如下公式：

4.如权利要求1所述的纳米声子共晶体，其特征在于：所述内芯(3)表面或内部涂装有声子共晶体。

5.如权利要求1所述的纳米声子共晶体，其特征在于：所述外保护框(1)为铝、镀锌铁或其他金属材料时表面作防腐蚀处理。

6.如权利要求1所述的纳米声子共晶体，其特征在于：所述内芯(3)采用植物纤维纸或无机纸状物为原材料。

7.如权利要求1所述的纳米声子共晶体，其特征在于：所述内芯(3)通过涂布机涂上胶料，然后烘干、卷取，胶料中配有阻燃防火剂，使其内芯(3)燃烧性能达到不燃a级。

8.如权利要求1所述的纳米声子共晶体，其特征在于：所述内芯(3)的原材料卷架采用自动张力控制系统，使张力在不同车速和重量下保持稳定，并采用自动断胶系统，在不同层数下制成蜂窝芯。

9.如权利要求1所述的纳米声子共晶体，其特征在于：所述防护组件(2)与内芯(3)组成过程采用plc控制系统进行控制。

10.一种纳米声子共晶体在保温隔热材料中的应用，其特征在于：将所述权利要求1-9任一项所述的声子共晶体混合加入到胶料中并将其应用于保温隔热材料中。

技术总结
本发明涉及保温隔热板技术领域，具体为一种纳米声子共晶体及其在保温隔热材料中的应用，包括外保护框，所述外保护框内部连接有内芯，所述内芯上设有防护组件；该纳米声子共晶体及其在保温隔热材料中的应用，添加纳米声子共晶体使得保温板的导热系数比常用的保温隔热材料小，降低了总的热辐射，具有高效的保温隔热性能，该保温板以铝箔、植物纤维纸或其他纤维纸等为主要原料，原材料丰富绿色环保，是建筑保温材料更新换代产品，且不来源于化石资源不消耗化石资源、生产和使用过程清洁环保无污染、无三废排放可回收回用等显著优势，完全优于现有各类有机“泡沫塑料”、无机棉保温隔热材料，符合低碳、绿色可持续发展趋势。

技术研发人员：赵汝和,孙姣姣,周燕,汤建庭,曹敬华,张雪研,朱佳音,尹勇军,卢宇哲,刘新亮,李瑞鑫
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25