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专利号: 2020110768380
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种热整流器件,其特征在于,所述热整流器件包括金属环、被包覆于金属环内的夹层,所述夹层由单层石墨烯、夹持于单层石墨烯两面的两块聚合物组成;所述聚合物为均质的梯形体,两块聚合物与单层石墨烯的接触面为均质梯形体的同一面;所述夹层的两端均与金属环充分接触;

所述热整流器件的制备方法包括以下步骤:步骤1:将单层石墨烯夹在两块聚合物中间;

步骤2:将空腔金属环放置在聚合物厚度相对较小的一端,移动金属环直至将聚合物及单层石墨烯整体塞入金属环的空腔,即得热整流器件;

所述聚合物及单层石墨烯沿热传导方向的长度均为L,L为0.1~100微米,宽度d为

0.1L,所述聚合物的最小厚度H1为h,最大厚度H2为h~3h;h的大小取决于聚合物的变形能力,即柔性,h应保证聚合物厚度相对较小的一端与金属环充分接触,聚合物厚度相对较大的一端能完全塞进金属环的空腔;所述单层石墨烯的厚度H3为0.3~0.4nm;所述金属环的长、宽、高分别为L、d、H4,H4=2H1+H3。

2.根据权利要求1所述的热整流器件,其特征在于,所述聚合物的材料为软质、均质的可压缩性聚合物材料,可通过体积变形对单层石墨烯施加梯度性约束。

3.根据权利要求1所述的热整流器件,其特征在于,所述金属环在压缩聚合物时不产生可视形变。

4.一种利用权利要求1所述热整流器件调控石墨烯热整流效应的方法,其特征在于,所述方法是通过调节权利要求1所述热整流器件中聚合物的厚度变化梯度γ以改变石墨烯所受的约束强弱,调控热整流值,γ=(H2‑H1)/L;热整流值按照下式来计算:其中,κ表示石墨烯的热导率,强和弱分别表示石墨烯所受到的来自聚合物的约束强度;κ弱→强表示热流从石墨烯受到约束较弱的一端传递到约束较强的一端的对应热导率,即从聚合物较薄一端向聚合物较厚一端传热的热导率;κ强→弱则表示相反方向的热导率。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述热整流值的调控范围为0%~15%。

6.权利要求1‑3任一所述的热整流器件在定向导热调控和热管理器件的应用。