本發(fā)明涉及輻射空調(diào)系統(tǒng)和熱管理，特別涉及一種采用不同導(dǎo)熱系數(shù)的碳化硅復(fù)合材料制作的輻射板，并在其內(nèi)部設(shè)計(jì)管道結(jié)構(gòu)以提高熱交換性能，尤其涉及一種基于碳化硅復(fù)合材料的輻射板及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、輻射板在實(shí)際應(yīng)用中，通常安裝在墻壁或吊頂上作為墻面或吊頂輻射系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)形式一般需要輻射板進(jìn)行單面輻射，以保證熱量全部輻射到室內(nèi)環(huán)境。在傳統(tǒng)輻射板加工工藝中，輻射板通常由金屬面板以及內(nèi)置的金屬/塑料管道結(jié)構(gòu)或者石膏面板以及內(nèi)置的金屬/塑料管道結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且在輻射板的背面加設(shè)保溫材料，以避免熱量損失，保溫材料一般采用聚丙烯塑料發(fā)泡材料等絕熱材料。雖然傳統(tǒng)的輻射板具有一定的導(dǎo)熱性能，但仍存在重量大、換熱效率低等問(wèn)題。尤其是輻射板的內(nèi)置管路與輻射面板的實(shí)際接觸面積較小，內(nèi)置管路自身因材料性能限制，導(dǎo)致管間距過(guò)大，并且管材本身熱傳導(dǎo)性能過(guò)低，導(dǎo)致輻射面板與內(nèi)置管路之間的冷媒換熱效率偏低，同時(shí)，輻射板整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜且較厚，重量較大，實(shí)用性較差。

2、為此，本發(fā)明提供了一種基于碳化硅復(fù)合材料的輻射板及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于碳化硅復(fù)合材料的輻射板及其制備方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于碳化硅復(fù)合材料的輻射板的制備方法，包括以下步驟：準(zhǔn)備上半片碳化硅復(fù)合材料和下半片碳化硅復(fù)合材料，并控制上半片碳化硅復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于下半片碳化硅復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，所述上半片碳化硅復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于等于0.3w/m·k，所述下半片碳化硅復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于等于450w/m·k；將上半片碳化硅復(fù)合材料和下半片碳化硅復(fù)合材料通過(guò)專(zhuān)用模具進(jìn)行壓制處理；其中，所述專(zhuān)用模具由上模板和下模板組成，所述上模板從下至上依次包括第一底模、第一框架模和第一壓模，所述第一底模上設(shè)有第一芯槽，所述第一芯槽的對(duì)角位置布設(shè)有用于便于片材a循環(huán)媒介的中空柱體，所述中空柱體的數(shù)量為2個(gè)，所述上模板上對(duì)應(yīng)中空柱體的位置還設(shè)置有第一壓孔模具和第二壓孔模具，所述下模板從下至上依次包括第二底模、第二框架模和第二壓模，所述第二底模上設(shè)有第二芯槽，所述第一芯槽和第二芯槽內(nèi)分別開(kāi)設(shè)多個(gè)直徑為4mm的半圓形管道模塊，相鄰兩個(gè)所述半圓形管道模塊之間的間隔距離為10mm，所述第一芯槽的半圓形管道模塊和第二芯槽的半圓形管道模塊一一對(duì)應(yīng)，將所述上半片碳化硅復(fù)合材料通過(guò)上模板進(jìn)行壓制處理，得到內(nèi)置有半圓形管道結(jié)構(gòu)的片材a，所述片材a對(duì)應(yīng)中空柱體的位置開(kāi)設(shè)有相匹配的圓柱接口，將所述下半片碳化硅復(fù)合材料通過(guò)下模板進(jìn)行壓制處理，得到內(nèi)置有半圓形管道結(jié)構(gòu)的片材b；將片材a和片材b進(jìn)行疊放處理，并對(duì)疊放處理后的片材a和片材b進(jìn)行預(yù)壓處理，將經(jīng)預(yù)壓處理后的片材a和片材b通過(guò)熱壓法進(jìn)行燒結(jié)處理，得到內(nèi)置有圓形管道結(jié)構(gòu)的復(fù)合板坯體；對(duì)燒結(jié)處理后的復(fù)合板坯體進(jìn)行表面處理，得到滿(mǎn)足尺寸需求和表面光潔度的復(fù)合板；采用物理氣相沉積技術(shù)，在復(fù)合板的表面涂覆一層紅外吸收膜，得到輻射板。

4、在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述上半片碳化硅復(fù)合材料的制備方法包括：將陶瓷纖維逐漸加入純度為99%的乙醇溶液或去離子水中，進(jìn)行初次攪拌，初次攪拌的轉(zhuǎn)速為600-800rpm，初次攪拌的時(shí)間為30min，待初次攪拌結(jié)束后，逐漸加入碳化硅粉末進(jìn)行第二次攪拌，第二次攪拌的轉(zhuǎn)速為200-1500rpm，第二次攪拌的時(shí)間為2.5min，待第二次攪拌結(jié)束后，加入聚乙烯醇進(jìn)行第三次攪拌，第三次攪拌的轉(zhuǎn)速為200-1500rpm，第三次攪拌的時(shí)間為15-30min，所述聚乙烯醇的加入量按碳化硅粉末重量的0.5%-1%計(jì)量，待第三次攪拌結(jié)束后，得到混合物a，并置于真空干燥箱中干燥，混合物a的干燥溫度為60-80℃，混合物a的干燥時(shí)間為8h，得到上半片碳化硅復(fù)合材料。

5、在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述上半片碳化硅復(fù)合材料由如下質(zhì)量百分比的原料制成：純度為99%的碳化硅粉末88%和陶瓷纖維12%，所述碳化硅粉末的粒徑為1-5μm，所述陶瓷纖維采用氧化鋁纖維，所述氧化鋁纖維的纖維長(zhǎng)度為50-200μm。

6、在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述下半片碳化硅復(fù)合材料的制備方法包括：將石墨烯或碳納米管溶于純度為99%的乙醇溶液或去離子水中，進(jìn)行機(jī)械攪拌，機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min，機(jī)械攪拌的時(shí)間為15min，待機(jī)械攪拌結(jié)束后，得到懸浮液，采用超聲波攪拌技術(shù)，對(duì)懸浮液進(jìn)行第一次超聲波攪拌，第一次超聲波攪拌的時(shí)間為30min，待第一次超聲波攪拌結(jié)束后，逐漸加入碳化硅粉末進(jìn)行第二次超聲波攪拌，第二次超聲波攪拌的時(shí)間為40min，待第二次超聲波攪拌結(jié)束后，加入聚乙烯醇進(jìn)行第三次超聲波攪拌，所述聚乙烯醇的加入量按碳化硅粉末重量的0.5%-1%計(jì)量，第三次超聲波攪拌的時(shí)間為15min，待第三次超聲波攪拌結(jié)束后，得到混合物b，并置于真空干燥箱中干燥，混合物b的干燥溫度為60-80℃，混合物b的干燥時(shí)間為8h，得到下半片碳化硅復(fù)合材料，其中，所述第一次超聲波攪拌、第二次超聲波攪拌和第三次超聲波攪拌的超聲波頻率均為20-40khz，所述第一次超聲波攪拌、第二次超聲波攪拌和第三次超聲波攪拌的超聲波功率均為300-500w。

7、在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述下半片碳化硅復(fù)合材料由如下質(zhì)量百分比的原料制成：純度為99%的碳化硅粉末90%和碳納米管10%或者純度為99%的碳化硅粉末95%和石墨烯5%，所述碳化硅粉末的粒徑為1-5μm，所述石墨烯采用單層石墨烯或少層石墨烯。

8、在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)所述上半片碳化硅復(fù)合材料和下半片碳化硅復(fù)合材料進(jìn)行壓制處理的壓力均為100-200mpa，壓制處理的時(shí)間均為60s，上模板和下模板的溫度均為室溫或50-80°c。

9、在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)壓處理的預(yù)壓壓力為50-100mpa，所述預(yù)壓處理的預(yù)壓時(shí)間為30-45s，所述燒結(jié)處理的燒結(jié)環(huán)境采用惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，所述燒結(jié)處理的升溫速率為5°c/min，升溫至1600°c-1800°c，保溫時(shí)間為2-4h，燒結(jié)壓力為20-50mpa，并在燒結(jié)溫度條件下，通過(guò)液壓對(duì)片材a和片材b施加壓力，待燒結(jié)處理完成后，控制冷卻速率為2-3°c/min，直至冷卻至室溫，取出得到內(nèi)置有圓形管道結(jié)構(gòu)的復(fù)合板坯體。

10、在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述表面處理包括表面打磨處理、拋光處理和切割處理。

11、在一些實(shí)施例的一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述紅外吸收膜的厚度為200nm。

12、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種基于碳化硅復(fù)合材料的輻射板，所述輻射板由所述的制備方法制備得到。

13、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于：本發(fā)明提供的一種基于碳化硅復(fù)合材料的輻射板及其制備方法，該輻射板采用一體成型的片材a和片材b組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量較小、厚度較薄、換熱效率高的優(yōu)勢(shì)，其中，片材a具有低導(dǎo)熱性能，能夠有效減少背面輻射換熱效果，避免熱量損失，進(jìn)而保證熱量有效輻射到室內(nèi)環(huán)境，片材b具有高導(dǎo)熱性能，能夠有效提高輻射面的輻射效能，同時(shí)，通過(guò)輻射板內(nèi)置的管道結(jié)構(gòu)，不僅能夠大幅度提高輻射板與冷媒之間的接觸面積和換熱效果，極大地提升輻射板的綜合換熱效果，還能夠降低輻射板管路系統(tǒng)的阻力，從而極大地緩解了傳統(tǒng)金屬輻射板管路系統(tǒng)的壓力。