本申請涉及熱管理材料，尤其是涉及一種熱二極管、玻璃幕墻及其應用。

背景技術：

1、熱管是目前諸多散熱領域中常用的傳熱元件，其包括接觸高溫的蒸發(fā)段、接觸低溫的冷凝段以及在蒸發(fā)段和冷凝段之間運動的傳熱介質。常見的熱管包括重力熱管、脈動熱管、平板熱管、旋轉熱管、環(huán)路熱管、熱二極管等多種不同的類型。類似于電二極管，熱二極管是一種只允許熱流向一個方向流動、而不允許其向相反方向流動的熱管。由此熱二極管實現了單方向的高傳熱與相反方向的熱阻隔。

2、目前有效的熱二極管技術包括相變式熱二極管，傳熱方向上通過水的蒸發(fā)與冷凝進行高效傳熱，而在相反方向上通過空氣阻隔傳熱。具體而言，包括親水側與疏水側，中間由空氣層阻隔。當親水側溫度較高時，水在親水側蒸發(fā)吸熱而在疏水側冷凝放熱，并通過重力效應自動回落到親水側，形成循環(huán)，持續(xù)實現熱量的傳遞；而當疏水側溫度高于親水側時，空氣層有效隔絕了傳熱。由此相變式熱二極管表現出兩個方向上不同的傳熱性能。

3、然而，這類熱二極管所采用的傳熱介質主要為水，難以實現高效傳熱。通常采取的解決方法是抽真空，但抽真空會對熱二極管的耐壓能力提出很高要求，增加設備的建造與維護成本。并且水的循環(huán)需要借助重力，由此大部分熱二極管是橫向的；或者借助其他外力(如泵、電場)來維持其高度，大大增加了成本和結構復雜性，因而熱二極管難以應用到豎直玻璃幕墻中。為此，有必要開發(fā)一種結構簡單、傳熱效率高、適用于豎直玻璃幕墻的熱二極管。

技術實現思路

1、本申請旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本申請?zhí)岢鲆环N熱二極管、玻璃幕墻及其應用。

2、本申請的第一方面，提供一種熱二極管，該熱二極管包括至少一個工作單元，工作單元包括：

3、蒸發(fā)端，蒸發(fā)端設有傳熱介質吸附層，傳熱介質吸附層包括聚合物乙醇凝膠；

4、冷凝端，冷凝端位于工作單元遠離蒸發(fā)端的一側；

5、熱阻隔層，熱阻隔層位于蒸發(fā)端和冷凝端之間；

6、傳熱介質，傳熱介質位于蒸發(fā)端，并至少部分吸附在傳熱介質吸附層中，傳熱介質包括乙醇。

7、根據本申請實施例的熱二極管，至少具有如下有益效果：

8、以聚合物乙醇凝膠作為界面蒸發(fā)材料，具有很高的乙醇親和性，能快速吸收、傳輸傳熱介質乙醇，為其蒸發(fā)提供物料補充，加快熱量遷移；乙醇在聚合物乙醇凝膠中發(fā)生界面蒸發(fā)而非常規(guī)的本體蒸發(fā)，也帶來了傳熱性能上的提高。同時，由于乙醇的低沸點高揮發(fā)性，熱二極管可自發(fā)從蒸發(fā)端吸熱，并釋放到冷凝端，實現高效持久的傳熱。而且，乙醇具備極低的沸點，可在較低的溫度下正常使用，不會因凝固而失效。此外，傳熱介質吸附層可以通過毛細管作用將乙醇吸收并維持在一定高度，無需額外引入泵或電場，解除了傳統(tǒng)相變式熱二極管橫向放置的限制，使熱二極管可以應用在建筑圍護結構的豎向玻璃幕墻中。最終整體結構更為簡單、傳熱效率更高。

9、在本申請的一些實施方式中，形成聚合物乙醇凝膠的聚合單體包括丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮中的至少一種。

10、在本申請的一些實施方式中，聚合物乙醇凝膠包括聚丙烯酸乙醇凝膠。

11、在本申請的一些實施方式中，聚合物乙醇凝膠的制備原料包括聚合單體、交聯劑、引發(fā)劑和乙醇。

12、在本申請的一些實施方式中，引發(fā)劑包括過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、2,2'-偶氮二異丙基咪唑林鹽酸鹽、2,2'-偶氮(2-甲基-n-(2-羥基乙基)丙酰胺)和2,2-氮雜雙(2-咪唑林)二鹽酸鹽中的至少一種。

13、在本申請的一些實施方式中，交聯劑包括甲醛、戊二醛、京尼平、乙二醇二縮水甘油醚、n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺、聚乙二醇雙丙烯酸酯和季戊四醇三烯丙基醚中的至少一種。

14、在本申請的一些實施方式中，蒸發(fā)端的底部低于冷凝端的底部。

15、在本申請的一些實施方式中，傳熱介質吸附層的厚度與傳熱介質吸附層和冷凝端之間的距離的比例為1：0.1～10。

16、本申請的第二方面，提供前述的熱二極管的制備方法，該制備方法包括合成聚合物乙醇凝膠：

17、將聚合單體、交聯劑、引發(fā)劑和水混合，通過交聯反應制成聚合物水凝膠；

18、聚合物水凝膠與乙醇混合，置換，生成聚合物乙醇凝膠。

19、本申請的第三方面，提供玻璃幕墻，該玻璃幕墻包括前述任一種的熱二極管。

20、在本申請的一些實施方式中，玻璃幕墻在裝配時與水平面的夾角在30°以上。

21、本申請的第四方面，提供前述的熱二極管，或前述的玻璃幕墻在熱管理領域中的應用。

22、本申請的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術特征：

1.熱二極管，其特征在于，包括至少一個工作單元，所述工作單元包括：

2.根據權利要求1所述的熱二極管，其特征在于，形成所述聚合物乙醇凝膠的聚合單體包括丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮中的至少一種。

3.根據權利要求2所述的熱二極管，其特征在于，所述聚合物乙醇凝膠的制備原料包括聚合單體、交聯劑、引發(fā)劑和乙醇。

4.根據權利要求3所述的熱二極管，其特征在于，所述引發(fā)劑包括過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、2,2'-偶氮二異丙基咪唑林鹽酸鹽、2,2'-偶氮(2-甲基-n-(2-羥基乙基)丙酰胺)和2,2-氮雜雙(2-咪唑林)二鹽酸鹽中的至少一種；和/或，所述交聯劑包括甲醛、戊二醛、京尼平、乙二醇二縮水甘油醚、n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺、聚乙二醇雙丙烯酸酯和季戊四醇三烯丙基醚中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的熱二極管，其特征在于，所述蒸發(fā)端的底部低于所述冷凝端的底部。

6.根據權利要求1所述的熱二極管，其特征在于，所述傳熱介質吸附層的厚度與所述傳熱介質吸附層和所述冷凝端之間的距離的比例為1：0.1～10。

7.權利要求1至6任一項所述的熱二極管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括合成聚合物乙醇凝膠，所述合成聚合物乙醇凝膠的步驟包括：

8.玻璃幕墻，其特征在于，所述玻璃幕墻包括權利要求1至6任一項所述的熱二極管。

9.根據權利要求8所述的玻璃幕墻，其特征在于，所述玻璃幕墻在裝配時與水平面的夾角在30°以上。

10.權利要求1至6任一項所述的熱二極管，或權利要求8至9任一項所述的玻璃幕墻在熱管理領域中的應用。

技術總結
本申請公開了一種熱二極管、玻璃幕墻及其應用。該熱二極管包括至少一個工作單元，工作單元包括：蒸發(fā)端，設有傳熱介質吸附層，傳熱介質吸附層包括聚合物乙醇凝膠；冷凝端，位于工作單元遠離蒸發(fā)端的一側；熱阻隔層，位于蒸發(fā)端和冷凝端之間；傳熱介質，位于蒸發(fā)端，并至少部分吸附在傳熱介質吸附層中，傳熱介質包括乙醇。以聚合物乙醇凝膠作為界面蒸發(fā)材料，具有很高的乙醇親和性，能快速吸收、傳輸傳熱介質乙醇，為其蒸發(fā)提供物料補充，加快熱量遷移；通過界面蒸發(fā)而非常規(guī)的本體蒸發(fā)，帶來了傳熱性能上的提高。最終整體結構更為簡單、傳熱效率更高，可以應用在豎向玻璃幕墻中。

技術研發(fā)人員：周躍寬,韓鑒琛
受保護的技術使用者：香港科技大學（廣州）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19