得到的刚性结构具有非常适合于作为多孔回热器床的应用的形 态。展示出本发明效用的运些结构的一些特征包括：
[0081] -通过本方法构造的床可W具有显著高于可W在机械填充床中获得的孔隙率。特 别地，60%或更高的孔隙率是可W实现的。
[0082] -通过本方法制造的床呈现了与化gun-MacDonald相关性一致的摩擦流动损失，符 合均匀孔径分布的性能，不含大尺度的空隙和通道。
[0083] -适当选择并施加的粘附剂(例如，有机硅烷间层)和对粘合剂(例如，环氧树脂）的 适当选择可W产生在水中强度不会显著降低的结构。
[0084] -对粘附剂(例如，有机硅烷间层)的使用和对粘合剂(例如，环氧树脂）的适当选择 可W产生粘合剂从颗粒表面的有益的去湿，由此粘合剂集中在颗粒之间的颈状物中。运通 过避免在颗粒表面上的隔热环氧树脂涂层而改善了传热。
[0085] -运些方法产生了可W充分承受水性流体的往复流动和循环磁力的结构。
[0086] 下面概述的方法设及颗粒的选择、颗粒表面制备、通过有机硅烷预处理、粘合剂 (例如，环氧树脂)的施加、流延、W及硬化W产生刚性多孔结构。W特别用于铁基、强磁性金 属合金(例如，La(Fei-x，Six)i3Hy)的球形颗粒的情况的实施例给出了运些方法的细节。应理 解的是，运些方法可W容易地应用于其他材料和颗粒形状。例如，运些方法可W应用于非球 形规则形状(例如，楠圆体)或不规则形状(例如，通过压碎、介质研磨、喷射研磨、或磨削过 程形成的颗粒）。运些方法可W应用于其他磁性材料或磁热材料，例如化、GcU或其由GcU La 巧e，Si)i3Hy、La(化6，]?11)，51)13&、1^曰（（化，(：〇)，51)13、（]?11，尸6)。，43)、（]\111，尸6)。，51)、^及 (Mn, FeKP, Ge)制造的合金、或者应用于非磁性材料，例如铜、铅、或不诱钢。
[0087] 使用运些方法，制造出可模制多孔块体，然后其可W被流延成多种简单或复杂的 形状。该可模制块体的特征在于可W由粘合剂完全或部分地涂覆的松散颗粒。粘合剂通常 聚集在颗粒之间的接触点附近，形成颈状物。可模制块体还保持开放、多孔的结构，在该结 构中在颗粒之间保留有不含粘合剂的空隙。一旦粘合剂硬化(例如，通过热固化），则形成刚 性多孔结构(主体）。主体具有许多重要的特征，所述特征可W包括：
[0088] -彼此强烈结合的颗粒的=维网络，结合足够强W承受由快速改变磁场W及水性 传热流体的往复流动而致的力。
[0089] -对于球形颗粒可W容易地超过40%的可控孔隙率，并且在存在球体的一些情况 下可W超过60%。
[0090] -在不规则颗粒的情况下的多孔回热器，其中，多孔床的平均孔隙率与构成多孔床 的未结合不规则颗粒的振实孔隙率之比为至少1.05。"振实孔隙率"指的是通过将不规则颗 粒放置在容器中并且摇晃或振实该容器直到物体不再进一步变紧密而获得的随机密集堆 积。对于球体，随机密集堆积提供了0.64的颗粒体积分数。未结合颗粒的"振实孔隙率"通过 W下确定:溶解来自该结构的环氧树脂;清洗并干燥该结构;然后摇晃或者振实容器，W使 未结合的颗粒在重力的影响下沉降，然后测量孔隙率。
[0091] -在整个结构中均匀分布的孔隙率，不含大尺度空隙和通道。
[0092] -多个内部层。
[0093] -所得到的多孔回热器床的简单或复杂的形状。
[0094] 2.1.方法 I
[0095] 该方法设及向经严格清洗的颗粒添加粘合剂，形成可模制多孔块体。然后使块体 流延成期望的形状，之后使粘合剂硬化W产生强度高且耐久的具有可控孔隙率的刚性结 构。
[0096] 2.1.1.颗粒选择
[0097] 颗粒通常被选为具有期望的均匀形状和窄的尺寸范围，表面大部分无腐蚀。已使 用该方法成功地清洗并形成环氧树脂连接结构的材料的实例包括La(Fei-xSix) 13、La (Fei-xSix)i3Hy、碳钢、31化不诱钢、W及铜。利用该方法已经成功地使用的一些颗粒尺寸包括53WI1 至75皿、75皿至90皿、165皿至212皿、212皿至246皿、W及17祉m至246皿的直径。期望的颗粒 尺寸范围可W通过在连续标准筛尺寸之间筛选颗粒获得。
[009引 2.1.2.表面清洗
[0099] 然后，在一系列的清洁剂和溶剂(例如，Alconox?、丙酬、甲醇、W及异丙醇）中经由 超声揽拌严格清洗颗粒表面。在各个溶液中揽拌数分钟，然后在滤纸上冲洗，之后将颗粒转 移至下一溶液中或者干燥。例如，利用在Alconox?中超声揽拌、然后在丙酬中超声揽拌、然 后在异丙醇中超声揽拌、然后在50°C下在空气中干燥15分钟，已经成功地清洗了LaFeSi颗 粒。
[0100] 2.1.3.粘合剂的添加
[0101] 向颗粒添加粘合剂，然后混合W形成可模制多孔块体。一般有利的是使用最少量 的实现成品结构的期望强度的粘合剂。对于用作粘合剂(例如，Hysol? 9430、ResinLabs? 6口691、或517〇曰31'^ 1266)的环氧树脂，环氧树脂质量与颗粒质量的典型比例在1%至3.5% 的范围内。通常，使用该比例的不同值来制造一系列测试结构，并且评估其强度。然后使用 产生可接受强度的最小比例用于进一步制造。运些测试可W使用不同的粘合剂反复进行， W鉴定对于给定应用的最佳粘合剂。
[0102] 混合技术通常设及揽动颗粒直到粘合剂完全分布在整个颗粒体积中，并且实现均 匀稠度的可模制多孔块体。混合技术应产生孔隙率在流延之后大于期望孔隙率的可模制多 孔块体。为了保持环氧树脂质量与颗粒质量之比，应该使用不容易粘附或吸收粘合剂的工 具来进行混合。已经例如使用薄木棍获得了成功的结果。
[0103] 2.1.4.对可模制多孔块体的测量
[0104] 通过对添加至模具的可模制多孔块体的量进行精确测量来控制最终结构的孔隙 率。可模制多孔块体由W特定和预定的体积比或质量比混合的颗粒和粘合剂组成。例如，对 于用作粘合剂的环氧树脂，环氧树脂质量与颗粒质量的典型比例在1 %至3.5 %的范围内。 运些比例W及待填充的模具(或模具的一部分）的体积被用于计算在流延之后实现期望孔 隙率所需的可模制多孔块体的精确量(质量）。为了说明该计算，^￥撰|表示期望的待填充的 模具体积，WM表示可模制多孔块体的质量，WPe、Ve、W及Me表示待用于填充V觀的可模制多 孔块体中的粘合剂的密度、体积和质量，并且W化、Vp、W及Mp表示可模制多孔块体中的颗粒 的密度、体积和质量。我们限定粘合剂:颗粒的体积比为rv = Ve/Vp，并且粘合剂:颗粒的质量 比为rM = Me/Mp。我们注意到在制造多孔可模制块体之前，通常在已经进行了强度测试之后 选择运些比例。此外，我们注意到rv和下面的方式相关：
[010 引（I)
[0106] 因此，运两个比例不是独立的：知晓一个比例决定了另一比例的值。[0107] 最后，W (1)表示结构的期望孔隙率。通过定义，
[010 引 (2)
[0109] 我们注意到Vp=MpZfip并且M=Mp+Me=Mp(l+rM)，所 WMp=M/(l+rM)，并且因此
[0110] (3)
[0111] 我们现在将(3)代入(2)并且解出M。我们发现
[0112] (4)
[0113] 由此，为了获得由具有体积比rv和质量比n的可模制多孔块体产生的期望孔隙率 4，我们使用由（4)给出的质量M。
[0114] 2.1.5.流延
[0115] 参照图4,可W将可模制多孔块体分配在模具中或者W其他方式散布成期望的形 状。例如，可W将块体散布在模具中，完全填充截面，使得块体在模具内部实现期望的高度。 可W使用薄的工具(例如，钢针)来将材料推进模具的角落中，W确保截面被填充。可W使用 柱塞或散布机来使块体分布至期望的高度，并且由此填充期望的模具体积。运将确保获得 期望的孔隙率。
[0116] 流延可W设及单个层，或者可W依次设及数个层，W构建多层结构。为了促进该过 程，模具本身可W由多个层构造。运些层可W具有不同的厚度。此外，可W期望的是层具有 不同的孔隙率。根据2.1.4.节，运可W通过改变放置在不同层中的可模制多孔块体的量(质 量)来完成。
[0117] 对于某些应用，可W期望的是模具中的可模制多孔块体具有非常平滑和平坦的暴 露表面。运在例如多层结构的形成中会是期望的，在该多层结构中层之间的边界需要是平 滑且清晰的。为了完成运点，可W使用"刮平"工艺。该类型的工艺用于在经模制的混凝±结 构上形成平滑表面(例如人行道）。在该工艺中，模具填充有可模制多孔块体的全部或一部 分。在模具的边缘上支承有不容易粘附于粘合剂的平坦工具(例如，平坦玻璃、塑料、或者木 质矩形）。在提供压力W使其保持平坦并与模具的边缘接触的同时，工具快速地来回移动并 且沿着模具的边缘缓慢滑动，从而之后在可模制多孔块体上留下平滑表面。如果在表面中 观察到任何下陷区域，则向模具添加少量可模制多孔块体并且反复进行刮平处理，直到所 有期望的可模制多孔块体已被使用并且已经获得平滑表面为止。在多层结构的形成中，在 使各个层流延之后进行刮平处理。
[0118] 通常，在硬化之后将固体多孔块体从模具中移除。为了促进该过程，模具应由不容 易粘附于粘合剂的材料制造。例如，模具可W由Teflon?或Delrin?制得。或者，模具可W由 已涂覆有Teflon?的金属(例如，侣或不诱钢)制得。或者或此外，模具与可模制多孔块体接 触的表面可W在引入可模制多孔块体之前涂覆有模具释放剂。在运种情况下，应对模具释 放剂进行预测试，W确保其不与可模制多孔块体相互作用并且使粘合剂的粘附或结合强度 变弱。在硬化之后促进将固体多孔块体从模具中移除的另一方式是由数个部件构造模具， 运些部件当被装配在一起时形成了包括模具体积的室，但是在可模制多孔块体硬化之后运 些部件可W被分开。
[0119] 对于一些应用，例如用于AMR系统，期望的是在外壳内部具有回热器设备。在运种 情况下，外壳也可W充当模具，然后期望的是保持可模制多孔块体与外壳之间的强结合。为 了完成运一点，在引入可模制多孔块体之前，模具与可模制多孔块体接触的表面可W涂覆 有薄的粘合剂层。用于此的粘合剂通常与用于形成可模制多孔块体的粘合剂相同，但是也 可W使用不同的粘合剂，只要其不与用于可模制多孔块体的粘合剂不利地相互作用即可。
[0120] 2.1.6.粘合剂的硬化
[0121] 在流延之后，然后可W通过热处理或其他方法来加工可模制块体，W使粘合剂硬 化并产生刚性多孔结构。例如，可W在5(TC下将市购环氧树脂在空气中固化数个小时，W产 生保持其铸态孔隙率的刚性结构。在单层床的情况中，硬化可W在流延之后立即进行。在多 层床的情况中，硬化步骤可W在使各个层流延之后进行，或者仅在已使所有层流延之后进 行。
[0122] 2.1.7.最终结构的装配
[0123] 在硬化之后，由一个或更多个层组成的回热器设备通常即可使用。通常，在模具中 硬化之后，然后可W将所得到的结构从模具中移除，W产生独立的多孔结构，所述结构可W 安装在任何期望的外壳中供进一步使用。如2.1.5.中所示，对于在AMR系统中的使用，期望 的是在也用作模具的外壳(例如，壳体）中对床进行流延并且使粘合剂硬化。然后可W将包 括床的外壳直接安装在AMR系统中。
[0124] 2.1.8.最终结构的解体
[0125] 如果期望使回热器设备解体W回收磁热材料供新的装置使用，则可W使用环氧树 脂移除溶剂将多孔结构中的环氧树脂溶解并移除，所述环氧树脂移除溶剂为例如由 B . Jadow and Sons制造的二氯甲烷基溶剂"Attack"、或者由Dynaloy ,IXC制造的溶剂 Dynasolve 185。该溶解过程、之后在容器中填充颗粒、振实容器、W及然后测量孔隙率还将 允许测定可由起初包括在该床中的颗粒实现的振实孔隙率。
[0126] 2.2.方法 II
[0127] 该方法设及向经严格清洗并且涂覆有有机硅烷的颗粒添加粘合剂，形成可模制多 孔块体。然后将块体流延成期望的形状，之后使粘合剂硬化W产生强度高且耐久的具有可 控孔隙率的刚性结构。
[012引 2.2.1.颗粒选择
[0129] W与2.1.1.节所描述的相同的方式选择颗粒。
[0130] 2.2.2.表面清洗
[0131] W与2.1.2.节所描述的相同的方式清洗颗粒。在一些情况下，可W期望的是在清 洗之后将颗粒直接浸入有机硅烷溶液中，而没有中间干燥步骤。为了防止水对有机硅烷溶 液的污染，如果颗粒直接从在异丙醇中的清洗中取出，则颗粒不应被转移至该溶液，所述异 丙醇可能具有水污染物。因此，推荐的是对于最后的清洗步骤使用甲醇而非异丙醇。如果颗 粒在最后的清洗步骤之后已被干燥，则可W期望的是在其浸入有机硅烷溶液之前用甲醇冲 洗，W移除任何可能的水污染物。
[0132] 2.2.3.有机硅烷沉积
[0133] 助粘剂为可W与基底和粘附剂二者发生化学反应的双官能化合物。助粘剂的有效 性取决于所使用的基底和粘附剂二者。最常用的助粘剂基于硅烷偶联剂。
[0134] 有机硅烷广泛地用作为助粘剂，并且其制备和应用使用本领域技术人员所熟知的 技术。有机硅烷在本发明中的使用产生了具有更强的暴露于水性流体时的强度的刚性多孔 结构。运些有机硅烷的关键活动包括与（之前经水解的）颗粒表面、W及与游离氨基形成共 价键。当与作为粘合剂的环氧树脂一起使用时，该游离氨基可W参与之后的环氧树脂交联， 产生颗粒与环氧树脂之间的强粘附性。
[0135] 清洗之后，将