一种3D火焰电壁炉热电转换元件片材的制备方法与流程

本发明涉及热电转换元件片材技术领域，具体为一种3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制备方法。

背景技术：

热电转换是指热能和电能之间的相互转换。热电效应包括塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应。热电转换效应的发现，引起了科学界极大的兴趣，因为从宏观上讲，热电转换效应意味着热能与电能之间的直接转换。如何使这种效应成为实际应用中的能量转换与利用。在我们的现代生活中，大到工业生产、交通运输，小到日常生活，每天都在消耗着大量的能量，然而这些能量并没有得到充分的利用。在能量的利用过程中，总有一部分能量未能得到利用，而是转化为热能散失掉了。应用热电材料进行热电转换可以利用这部分能量。

现有的3d火焰电壁炉热电转换元件片材，大都是通过合金液浇铸而成，其导热和导电性能较差，部分在材料本身增强元件片材的电导率，但是其热导率往往会极大的降低，影响其热电转换效率，不易推广，为此，我们提出了一种3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制备方法。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制备方法，解决了现有的3d火焰电壁炉热电转换元件片材，导热和导电性能较差，材料本身增强元件片材的电导率，热导率往往会极大降低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制备方法，具体包括以下步骤：

s1、制作模具：根据3d火焰电壁炉热电转换元件片材的形状制作模具壳，然后在模具壳的内部制作细孔柱，并将模具壳和细孔柱进行焙烧，控制焙烧的温度800～900℃，焙烧时间为0.6～1.2h，形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制作模具；

s2、注蜡、浇铸：对s1中制作好的元件片材模具进行注蜡，并在模具的外表面涂上耐火材料，此时将3d火焰电壁炉热电转换元件片材的合金液注入模具中，等待元件片材材料合金液在模具中冷却凝固后，此时清理模具即可得到元件片材铸件；

s3、喷涂材料选取：选取石墨烯30-40份、聚苯乙烯12-15份、聚异戊二烯15-17份、碲化铋8-12份和乙醇80-100份；

s4、喷涂材料混合：将乙醇倒入混合反应釜内，然后依次添加石墨烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯和碲化铋进入混合反应釜，利用搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为15-20min，形成混合液；

s5、元件片材喷涂：将s4中形成的混合液喷涂在元件片材的表面，等待元件片材的表面全部喷涂完成后，将元件片材放置在加热炉中加热，加热时间为5-10min，加热温度控制80-100℃，等待混合液完全在元件片材的表面干燥后，即可形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材。

优选的，所述其原料包括如下组分：石墨烯30份、聚苯乙烯12份、聚异戊二烯15份、碲化铋8份和乙醇80份。

优选的，所述其原料包括如下组分：石墨烯35份、聚苯乙烯14份、聚异戊二烯16份、碲化铋10份和乙醇90份。

优选的，所述其原料包括如下组分：石墨烯40份、聚苯乙烯15份、聚异戊二烯17份、碲化铋12份和乙醇100份。

优选的，所述s1中制作模具的过程中，细孔柱的直径为0.5-0.8cm，且细孔柱在模具壳的内部均匀分布。

优选的，所述s2中将合金液浇铸到模具中时，模具温度控制在500-600℃。

优选的，所述s3中聚苯乙烯的数均分子量为500～500000，且聚异戊二烯的数均分子量为500～500000。

优选的，所述s4中搅拌装置的转速控制在100-120r/min。

(三)有益效果

本发明提供了一种3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制备方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：该3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制备方法，通过在s1、制作模具：根据3d火焰电壁炉热电转换元件片材的形状制作模具壳，然后在模具壳的内部制作细孔柱，并将模具壳和细孔柱进行焙烧，控制焙烧的温度800～900℃，焙烧时间为0.6～1.2h，形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制作模具；s2、注蜡、浇铸：对s1中制作好的元件片材模具进行注蜡，并在模具的外表面涂上耐火材料，此时将3d火焰电壁炉热电转换元件片材的合金液注入模具中，等待元件片材材料合金液在模具中冷却凝固后，此时清理模具即可得到元件片材铸件；s3、喷涂材料选取：选取石墨烯30-40份、聚苯乙烯12-15份、聚异戊二烯15-17份、碲化铋8-12份和乙醇80-100份；s4、喷涂材料混合：将乙醇倒入混合反应釜内，然后依次添加石墨烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯和碲化铋进入混合反应釜，利用搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为15-20min，形成混合液；s5、元件片材喷涂：将s4中形成的混合液喷涂在元件片材的表面，等待元件片材的表面全部喷涂完成后，将元件片材放置在加热炉中加热，加热时间为5-10min，加热温度控制80-100℃，等待混合液完全在元件片材的表面干燥后，即可形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材，通过在模具壳的内部制作细孔柱，合金液注入模具中形成元件片材后，元件片材的内部会形成多个小孔，增加了元件片材与外界的接触面积，增大热传递效率，同时在元件片材喷涂石墨烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯和碲化铋，利用材料的强导电性能，增强了元件片材的电导率，使得3d火焰电壁炉热电转换元件片材在增强电导率的同时，其热导率能够得到提升，极大的提高了热电转换效率。

附图说明

图1为本发明的制备工艺流程图；

图2为本发明实施例与市场元件片材电导率、热导率对比图表；

图3为本发明实施例元件片材电导率、热导率对比图表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制备方法，

具体包括以下实施例：

实施例1

s1、制作模具：根据3d火焰电壁炉热电转换元件片材的形状制作模具壳，然后在模具壳的内部制作细孔柱，并将模具壳和细孔柱进行焙烧，控制焙烧的温度800℃，焙烧时间为0.6h，形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制作模具；

s2、注蜡、浇铸：对s1中制作好的元件片材模具进行注蜡，并在模具的外表面涂上耐火材料，此时将3d火焰电壁炉热电转换元件片材的合金液注入模具中，等待元件片材材料合金液在模具中冷却凝固后，此时清理模具即可得到元件片材铸件；

s3、喷涂材料选取：选取石墨烯30份、聚苯乙烯12份、聚异戊二烯15份、碲化铋8份和乙醇80份；

s4、喷涂材料混合：将乙醇倒入混合反应釜内，然后依次添加石墨烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯和碲化铋进入混合反应釜，利用搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为15min，形成混合液；

s5、元件片材喷涂：将s4中形成的混合液喷涂在元件片材的表面，等待元件片材的表面全部喷涂完成后，将元件片材放置在加热炉中加热，加热时间为5min，加热温度控制80℃，等待混合液完全在元件片材的表面干燥后，即可形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材。

本发明中，s1中制作模具的过程中，细孔柱的直径为0.5cm，且细孔柱在模具壳的内部均匀分布。

本发明中，s2中将合金液浇铸到模具中时，模具温度控制在500℃。

本发明中，s3中聚苯乙烯的数均分子量为500，且聚异戊二烯的数均分子量为500。

本发明中，s4中搅拌装置的转速控制在100r/min。

实施例2

s1、制作模具：根据3d火焰电壁炉热电转换元件片材的形状制作模具壳，然后在模具壳的内部制作细孔柱，并将模具壳和细孔柱进行焙烧，控制焙烧的温度850℃，焙烧时间为0.9h，形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制作模具；

s2、注蜡、浇铸：对s1中制作好的元件片材模具进行注蜡，并在模具的外表面涂上耐火材料，此时将3d火焰电壁炉热电转换元件片材的合金液注入模具中，等待元件片材材料合金液在模具中冷却凝固后，此时清理模具即可得到元件片材铸件；

s3、喷涂材料选取：选取石墨烯35份、聚苯乙烯14份、聚异戊二烯16份、碲化铋10份和乙醇90份；

s4、喷涂材料混合：将乙醇倒入混合反应釜内，然后依次添加石墨烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯和碲化铋进入混合反应釜，利用搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为18min，形成混合液；

s5、元件片材喷涂：将s4中形成的混合液喷涂在元件片材的表面，等待元件片材的表面全部喷涂完成后，将元件片材放置在加热炉中加热，加热时间为8min，加热温度控制90℃，等待混合液完全在元件片材的表面干燥后，即可形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材。

本发明中，s1中制作模具的过程中，细孔柱的直径为0.7cm，且细孔柱在模具壳的内部均匀分布。

本发明中，s2中将合金液浇铸到模具中时，模具温度控制在550℃。

本发明中，s3中聚苯乙烯的数均分子量为400000，且聚异戊二烯的数均分子量为400000。

本发明中，s4中搅拌装置的转速控制在110r/min。

实施例3

s1、制作模具：根据3d火焰电壁炉热电转换元件片材的形状制作模具壳，然后在模具壳的内部制作细孔柱，并将模具壳和细孔柱进行焙烧，控制焙烧的温度900℃，焙烧时间为1.2h，形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材的制作模具；

s2、注蜡、浇铸：对s1中制作好的元件片材模具进行注蜡，并在模具的外表面涂上耐火材料，此时将3d火焰电壁炉热电转换元件片材的合金液注入模具中，等待元件片材材料合金液在模具中冷却凝固后，此时清理模具即可得到元件片材铸件；

s3、喷涂材料选取：选取石墨烯40份、聚苯乙烯15份、聚异戊二烯17份、碲化铋12份和乙醇100份；

s4、喷涂材料混合：将乙醇倒入混合反应釜内，然后依次添加石墨烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯和碲化铋进入混合反应釜，利用搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为20min，形成混合液；

s5、元件片材喷涂：将s4中形成的混合液喷涂在元件片材的表面，等待元件片材的表面全部喷涂完成后，将元件片材放置在加热炉中加热，加热时间为10min，加热温度控制100℃，等待混合液完全在元件片材的表面干燥后，即可形成3d火焰电壁炉热电转换元件片材。

本发明中，s1中制作模具的过程中，细孔柱的直径为0.8cm，且细孔柱在模具壳的内部均匀分布。

本发明中，s2中将合金液浇铸到模具中时，模具温度控制在600℃。

本发明中，s3中聚苯乙烯的数均分子量为500000，且聚异戊二烯的数均分子量为500000。

本发明中，s4中搅拌装置的转速控制在120r/min。

对比实验

某3d火焰电壁炉热电转换元件片材生产厂家，分别选取实施例s1-s3中制备工艺的3d火焰电壁炉热电转换元件片材和普通制备工艺的3d火焰电壁炉热电转换元件片材进行电导率、热导率对比测试，由图2可知，实施例s1-s3中制备工艺的3d火焰电壁炉热电转换元件片材电导率、热导率分别为83％和85％，普通制备工艺的3d火焰电壁炉热电转换元件片电导率、热导率分别为70％和42％，由此可见，本发明制备的3d火焰电壁炉热电转换元件片材电导率、热导率远优于普通制备工艺3d火焰电壁炉热电转换元件片材电导率、热导率，由图3可知，实施例2制备的3d火焰电壁炉热电转换元件片材的电导率、热导率最好，为优选方案；其余两种皆可。

综上所述，通过在模具壳的内部制作细孔柱，合金液注入模具中形成元件片材后，元件片材的内部会形成多个小孔，增加了元件片材与外界的接触面积，增大热传递效率，同时在元件片材喷涂石墨烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯和碲化铋，利用材料的强导电性能，增强了元件片材的电导率，使得3d火焰电壁炉热电转换元件片材在增强电导率的同时，其热导率能够得到提升，极大的提高了热电转换效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。