基于植物熱管原理的變色溫度調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于植物熱管原理的變色溫度調(diào)節(jié)裝置，該裝置主要包括絕熱杯座、水溶液和高導(dǎo)熱性能且可變色的仿生植物熱管四部分，其中仿生植物熱管分為仿生莖桿和仿生冠層。杯座內(nèi)盛放溫度可自行選擇的水溶液，將仿生莖桿插置于杯座內(nèi)部，并浸放于水溶液中，仿生冠層與外界空氣充分接觸。向杯座中倒入不同溫度的水溶液，通過(guò)高導(dǎo)熱性能的仿生植物熱管調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，此外，仿生植物熱管可根據(jù)水溶液溫度變化改變其自身顏色，實(shí)現(xiàn)調(diào)溫與景觀于一體。該裝置尤其適合放置于辦公桌上、小空間室內(nèi)和車中，無(wú)需外加能源，是一款綠色環(huán)保的溫度調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熱管技術(shù)是1963年美國(guó)洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的喬治格羅佛(George Grover)發(fā)明的一種稱為“熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與相變介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過(guò)熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導(dǎo)熱能力超過(guò)任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內(nèi)部是被抽成負(fù)壓狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種液體沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。熱管一端為蒸發(fā)端，另外一端為冷凝端，當(dāng)熱管一端受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)端，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開來(lái)。
[0003]植物作為地球上最大的造氧并提供能源的生物體，對(duì)人類生存和環(huán)境質(zhì)量有著重大意義。植物結(jié)構(gòu)一般包括根系、樹干和樹冠三部分，埋藏在土壤中的根系源源不斷的從土壤中吸收必要地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如水、無(wú)機(jī)鹽等，通過(guò)樹干運(yùn)輸至延伸在大氣中的樹冠，同時(shí)，樹冠葉片通過(guò)光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物由上至下分配到各個(gè)部位，整個(gè)物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程伴隨著熱量的傳遞，如果將土壤和大氣看作兩個(gè)熱源，則作為中間連接體的植物可視為熱管。炎熱的夏季，土壤為低溫?zé)嵩?，大氣為高溫?zé)嵩?，植物通過(guò)綜合代謝作用使得大氣溫度降低；嚴(yán)寒的冬季，土壤為高溫?zé)嵩?，大氣為低溫?zé)嵩矗参锿ㄟ^(guò)綜合代謝作用將地?zé)崮軅鬟f至大氣中，使大氣溫度升高，植物熱管的調(diào)節(jié)作用總體實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境的冬暖夏涼，節(jié)能減排的同時(shí)還可以改善日益惡化的生態(tài)環(huán)境。
[0004]仿生學(xué)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的工程技術(shù)與生物科學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科，仿生的英文名字是B1nics。人們發(fā)現(xiàn)，一些關(guān)于植物和動(dòng)物的相類似的功能，實(shí)際上是超越了人類自身的在此方面的技術(shù)設(shè)計(jì)方案的。植物和動(dòng)物在幾百萬(wàn)年的自然進(jìn)化當(dāng)中不僅完全適應(yīng)自然而且其程度接近完美。仿生學(xué)試圖在技術(shù)方面模仿動(dòng)物和植物在自然中的功能。仿生學(xué)思想在生物學(xué)和技術(shù)之間架起了一座橋梁，并且對(duì)解決技術(shù)難題提供了幫助。通過(guò)再現(xiàn)生物學(xué)的原理，人類不僅找到了技術(shù)上的解決方案，而且同時(shí)該方案也完全適應(yīng)了自然的需要。仿生學(xué)的目的就是分析生物過(guò)程和結(jié)構(gòu)，并把得到的分析結(jié)果用于未來(lái)的設(shè)計(jì)，其思想是建立在自然進(jìn)化和共同進(jìn)化的基礎(chǔ)上的。目前，仿生學(xué)在植物方面的應(yīng)用主要是建立植物生物模型和技術(shù)模型。植物仿生設(shè)計(jì)是在仿生學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它以仿生學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)研究自然界植物系統(tǒng)的優(yōu)異功能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩等特征，并有選擇性的在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用這些原理和特征進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著人類對(duì)植物微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的加深，植物非形態(tài)仿生學(xué)也進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段，在對(duì)植物體幾何尺寸及其外形模仿的同時(shí)，還通過(guò)研究植物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞等各種優(yōu)異特征，并把它運(yùn)用到技術(shù)系統(tǒng)中，改善現(xiàn)有的工程設(shè)備，并創(chuàng)造新的科學(xué)技術(shù)裝備、建筑結(jié)構(gòu)和新工藝提供原理、設(shè)計(jì)思想或規(guī)劃藍(lán)圖開辟工業(yè)設(shè)計(jì)獨(dú)特的技術(shù)發(fā)展道路，大大開闊了人們的眼界，顯示了極強(qiáng)的生命力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供了一種基于植物熱管原理的變色溫度調(diào)節(jié)裝置，該裝置將植物熱機(jī)原理、熱管原理、植物仿生技術(shù)多理論及技術(shù)融于一體，充分利用亞克力材料、高導(dǎo)熱碳材料、感溫變色材料的優(yōu)良特性，實(shí)現(xiàn)小空間范圍內(nèi)調(diào)節(jié)溫度，擴(kuò)大了熱管原理、仿生技術(shù)、植物生態(tài)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，是一款綠色環(huán)保的溫度調(diào)節(jié)裝置。
[0006]為了達(dá)到解決上述技術(shù)方案的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是基于植物熱管原理的變色溫度調(diào)節(jié)裝置，該裝置主要包括絕熱杯座、水溶液和高導(dǎo)熱性能且可變色的仿生植物熱管四部分，其中仿生植物熱管分為仿生莖桿和仿生冠層。杯座內(nèi)盛放溫度可自行選擇的水溶液，將仿生莖桿插置于杯座內(nèi)部，并浸放于水溶液中，仿生冠層與外界空氣充分接觸。向杯座中倒入不同溫度的水溶液，通過(guò)高導(dǎo)熱性能的仿生植物熱管調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，此夕卜，仿生植物熱管可根據(jù)水溶液溫度變化改變顏色，實(shí)現(xiàn)調(diào)溫與景觀于一體。該裝置尤其適合放置于辦公桌上、小空間室內(nèi)和車中。
[0007]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:該裝置是在“植物熱機(jī)”系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立的，所謂的“植物熱機(jī)”系統(tǒng)是指植物通過(guò)光合、呼吸和蒸騰作用實(shí)現(xiàn)體內(nèi)水、無(wú)機(jī)物、有機(jī)物(初生代謝產(chǎn)物和次生代謝產(chǎn)物)等物質(zhì)的合成與分解，并伴隨能量的轉(zhuǎn)化，通過(guò)植物有效的物質(zhì)輸運(yùn)機(jī)制將體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及產(chǎn)物輸送至各個(gè)部位實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)過(guò)程。若不考慮植物體內(nèi)及其與周圍環(huán)境間的物質(zhì)運(yùn)輸以及植物自身生理代謝作用所產(chǎn)生的能量，從土壤-植物-大氣宏觀系統(tǒng)考慮，植物作為土壤和大氣間的有效連接體，也是熱量傳遞的主要管道，與熱管原理相似，其中植物液流為換熱介質(zhì)。
[0008]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的仿生植物熱管充分考慮了植物的外形結(jié)構(gòu)和生理作用，利用仿生學(xué)原理建立的三維植物株?duì)罱Y(jié)構(gòu)。其莖桿為圓柱狀，冠層葉片結(jié)構(gòu)和排布方式可根據(jù)需要自行選擇，在滿足美觀的同時(shí)使冠層與周圍環(huán)境間的接觸面積最大化，以保證好的換熱效果。
[0009]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的仿生植物熱管為高導(dǎo)熱碳材料具有低密度、高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)等一系列優(yōu)異性能，可實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)熱。將高導(dǎo)熱碳材料置于預(yù)選加工好的多種植物模具中，通過(guò)鍛壓技術(shù)加工而成。
[0010]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的仿生植物熱管在高導(dǎo)熱碳材料中加入了感溫變色粉。感溫變色粉為微膠囊化的可逆感溫變色顏料，可用于聚丙烯(pp)、軟聚氯乙烯(S-PVC)、AS、ABS和硅膠等透明或半透明塑料的注塑、擠塑成型，也可混入不飽和聚月旨、環(huán)氧樹脂、有機(jī)玻璃或尼龍單體內(nèi)澆鑄、模壓、固化成型