TW201414666A - 具快速冷熱交換的奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種具有快速冷熱交換的奈米材料，其組成係選取自高分樹脂、溶劑、二氧化鈦、二氧化矽、矽基複方、以及類鑽碳複方的組合。本發明係一種塗料，其係由所述奈米材料中任一項之材料組成。本發明係一種塗膜形成構件，其係由所述塗料而製作。本發明係一種噴塗形成構件，其係由所述塗料而製作其中該構件係為金屬、玻璃、玻璃陶瓷複合體、電力纜線、複合材、建材、淨化材、馬達、家電製品、散熱板、3C電腦製品、LED以及一汽車。
Description
本發明係關於一種奈米材料、特別係關於一種具快速冷熱交換的奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件。
依據目前所實施之冷、熱交換運作或是散熱機構，必需在自然法則能量不滅定律之規範下進行，且冷、熱交換所能產生多少之冷卻效應，相對地就會產生等量之熱效應，或是將冷、熱效應互換時亦同。
因此，在無法改變前述自然法則前題下，唯一可達到節能之法，就是加速冷卻效應與熱效應及散冷效應與散熱效應，方能有效利用於「利用能」與「排出能」，而兩者間之關係若能達到一個加速效果，也就能成就於能源利用率到最少，有效提高熱源轉換之應用值。
查目前習知散熱裝置大多是使用散熱鰭管或散熱鰭片，而其絕大部份均是以銅合金管或鋁質片材料製成，且該等銅合金管或鋁質材料所製成的散熱鰭管或散熱鰭片，不是藉著內部冷卻水循環帶走熱量，就是藉由風扇所產生的風能，進而形成加速散熱效果。就銅合金鰭管或鋁質材料散熱鰭片而言，就是利用該些材料具有相當之吸熱與散熱能力，可使產生之「利用能」與「排出能」被有效利用與排除。
然，目前習知所運用的冷、熱交換機構中，其所使用的散熱鰭管或散熱鰭片，雖具有基本的散熱效應，但對於效率與速率均明
顯不足。因此，習知散熱鰭管或散熱鰭片仍然停留在僅能透過材料的形狀、結構變化，以藉由增加表面積的方式，利用傳統的散熱方式達成最基本的散熱，其無法真正達到由加速吸熱、散熱或是加速吸冷、散冷的速率，以獲得較高的「利用能」之效率。
有鑑於此，如何能使包括金屬、玻璃、玻璃陶瓷複合體、電力纜線、複合材、建材、淨化材、馬達、家電製品、散熱板、3C電腦製品、LED以及汽車具有快速冷熱交換的性質，並明顯加速冷熱交換的速率，包括提高其吸熱、散熱及吸冷、散冷的效率，將是本領域相關人員所極力企求的。
本發明的目的在於提供一種具有快速冷熱交換的奈米材料。
為了達成上述目的，本發明提供一種具有快速冷熱交換的奈米材料，其材料組成係選取自高分樹脂、溶劑、二氧化鈦、二氧化矽、矽基複方、以及類鑽碳複方的組合。
本發明的另一目的在於提供一種具有快速冷熱交換的奈米塗料。
為了達成上述另一目的，本發明提供一種具有快速冷熱交換的奈米塗料，其材料組成係選取自高分樹脂、溶劑、二氧化鈦、二氧化矽、矽基複方、以及類鑽碳複方的組合。
本發明的又一目的在於提供一種具有快速冷熱交換的奈米塗膜形成構件。
為了達成上述又一目的，本發明提供一種具有快速冷熱交換的奈米塗膜形成構件，其材料組成係選取自高分樹脂、溶劑、二氧
化鈦、二氧化矽、矽基複方、以及類鑽碳複方的組合。
本發明的再一目的在於提供一種具有快速冷熱交換的奈米噴塗形成構件。
為了達成上述再一目的，本發明提供一種具有快速冷熱交換的奈米噴塗形成構件，其材料組成係選取自高分樹脂、溶劑、二氧化鈦、二氧化矽、矽基複方、以及類鑽碳複方的組合。
為使熟悉該項技術人士瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對本發明詳加說明如後。
以下將透過實施例來解釋本發明內容，其係關於一種具有快速冷熱交換的奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件。然而，本發明之實施例並非用以限制實施本發明之任何特定的環境、應用或特殊方式。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。需說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件均已省略而未繪示；且為求簡易瞭解起見，各元件間之尺寸關係並非依照實際比例繪示出。
本發明係為一種具有快速冷熱交換的奈米材料，其組成係選取自高分樹脂、溶劑、二氧化鈦、二氧化矽、矽基複方、以及類鑽碳複方的組合。其中，高分樹脂的比例係為10%~15%、溶劑係為水(60%~70%)、氨(20%~30%)所組成、二氧化鈦的比例係為20%~25%、二氧化矽的比例係為30%~35%、類鑽碳複方係為碳(50%~60%)、矽(20%~30%)、鍺(10%~20%)所組成。
值得一提的是，該具有快速冷熱交換的奈米材料，其材料組成
亦可包括氟化物，若加入氟化物的話，氟化物的比例係為3%~5%。
為了說明本發明的奈米材料具有快速冷熱交換的能力，茲舉列圖示、數據、實施例以說明塗佈本發明奈米材料的裝置其於溫度上的表現。
如第一圖所示，係為音響小啦叭1示意圖，茲將音響小喇叭1進行噴塗測試，以比較噴塗本發明奈米材料與未噴塗之間，該音響小喇叭1的溫度差異。
測試方式可將音響小喇叭1噴塗本發明的奈米塗料，或直接浸泡至該奈米材料塗料中。
第一A圖與第一B圖係為音響小喇叭1的溫度紀錄表，分別表示經本發明奈米材料處理過，與未處理過後的溫度紀錄。
由其圖中所顯示的測試數據可知，音響小喇叭1在浸泡本發明奈米塗料前後差異甚大，以供應1W功率的電源來說，未經處理的音響小喇叭1其一小時後溫度來到78.8℃，而經處理過的音響小啦叭1其一小時後溫度只有57.3℃。
而如以同樣到達100℃所需的時間來看，經本發明奈米塗料處理過後的音響小喇叭1，其需要花費較長時間才會到達100℃，這說明了本發明的奈米材料具備優異的散熱能力，透過快速的冷熱交換，使得噴塗本發明奈米材料的音響小喇叭1不致有過熱的情況，因不致過熱，使得噴塗本發明奈米材料的音響小喇叭1具有較佳的節能表現。
如第二圖所示，係為抽水泵浦2示意圖，茲將抽水泵浦2進行噴塗測試，用以比較噴塗本發明奈米材料與未噴塗之間，該抽水泵浦2的性能與節能差異。
由第二A圖的數據比較表可知，經本發明奈米塗料處理過後之抽水泵浦2的馬達於開始送電時，明顯提升瞬間電壓之穩定度，大幅降低機具因不穩定電壓而損耗。同時當電壓及電流達到穩態時，經本發明奈米塗料處理過後的抽水泵浦2平均較無處理之抽水泵浦2可省近40W之功率，亦即省電能力提升10%。
第三圖係為馬達3的示意圖，透過在馬達3的機身、內部線圈、定子、轉子部分進行噴塗，以測試馬達3的溫度變化。
由第三A圖的馬達測試溫度曲線圖(X軸為時間單位，單位為分鐘；Y軸為溫度，單位為℃)可得知，不論是測量馬達3的側面或底部，經本發明奈米材料處理過之馬達3的溫度(溫度曲線303是經奈米材料處理過的馬達3側面溫度曲線圖、溫度曲線304是經奈米材料處理過的馬達3底部溫度曲線圖)，皆明顯較未處理過之馬達3(溫度曲線301是未經奈米材料處理過的馬達3側面溫度曲線圖、溫度曲線302是未經奈米材料處理過的馬達3底部溫度曲線圖)，其溫度來的低。由此可知，經本發明奈米材料處理過的馬達3具備優異的散熱能力，透過快速的冷熱交換，使得噴塗本發明奈米材料的馬達3較不易有過熱情況產生。換句話說，噴塗本發明奈米材料的馬達3具備較佳的性能表現，同時具備較低的電力耗損。
第四圖係為散熱板4，圖示中的散熱板4裝設有一個LED40，係透過量測散熱板4的溫度變化，以測試其散熱表現。
由第四A圖(未經本發明奈米材料處理過的溫度測試結果數據表)、第四B圖(已經本發明奈米材料處理過的溫度測試結果數據表)、第四C圖(第四A圖與第四B圖於2hr的溫度差值數據表)
可知，經本發明奈米材料處理過後的散熱板4擁有優異之散熱效果，相較於未處理之散熱板4可降溫15%以上之溫度，尤其從焊點溫度差異中可發現，未處理之散熱板4因無優異導熱性質，使LED40之熱能無法快速平均傳遞，導致熱能集中於LED40而過熱；經過本發明奈米材料噴塗處理後，由於各種熱傳性能提升而使LED40之多餘熱能可有效排出，達到LED40即使在少量面積散熱裝置下亦可在正常溫度中運作。
值得一提的是，利用本發明的奈米材料可製作成一種塗料，而該塗料係利用本發明奈米材料中所包含的任一項之材料組成。
請參見第五A圖、第五B圖，其為本發明之一實施例，係為塗膜形成構件5，塗膜形成構件5塗佈有塗料型態的本發明奈米材料，藉由於塗膜形成構件5上部份或全部塗佈有一層膜50(第五A圖係繪示於塗膜形成構件5的部份塗佈有一層膜50)或塗佈有一層以上的膜52(第五B圖係繪示於塗膜形成構件5的部份塗佈有一層以上的膜52)，以使塗膜形成構件5可經由膜50或一層以上的膜52向外部進行散熱，達到快速吸熱、排冷及快速吸冷、排熱之交換作用，使其有效提高能源效率，以明顯達成節能之功效。尚值得注意的是，膜50及膜52不需透過黏膠，係直接透過化學鍵鍵合方式，即可形成於塗膜形成構件5或被附著物上。
值得一提的是，塗膜形成構件5可為金屬、玻璃、玻璃陶瓷複合體、電力纜線、複合材、建材、淨化材、馬達、家電製品、散熱板、3C電腦製品、LED以及汽車。
請參見第六A圖、第六B圖，其為本發明之另一實施例，係為噴塗形成構件6，噴塗形成構件6噴塗有本發明奈米材料，特別是
可採用冷噴塗以將具有本發明奈米材料的塗料冷噴塗於噴塗形成構件6上，藉由於噴塗形成構件6上部份或全部噴塗有一層膜60(第六A圖係繪示於噴塗形成構件6的全部塗佈有一層膜60)或噴塗有一層以上的膜62(第六B圖係繪示於噴塗形成構件6的全部塗佈有一層以上的膜62)，以使噴塗形成構件6可經由膜60或一層以上的膜62向外部進行散熱，達到快速吸熱、排冷及快速吸冷、排熱之交換作用，使其有效提高能源效率，以明顯達成節能之功效。尚值得注意的是，膜60及膜62不需透過黏膠，係直接透過化學鍵鍵合方式，即可形成於噴塗形成構件6或被附著物上。
值得一提的是，噴塗形成構件6可為金屬、玻璃、玻璃陶瓷複合體、電力纜線、複合材、建材、淨化材、馬達、家電製品、散熱板、3C電腦製品、LED以及汽車。
綜上所述，藉由塗佈本發明奈米材料使受塗佈的物體或裝置形成一層或一層以上膜，藉由該一層或一層以上的膜之實施，除能有效改變原受塗佈物體或裝置的性質外，並能衍生出快速吸熱與散熱及快速吸冷與散冷的特有機能，除能有效降低製冷組件及熱源組件所需之能源耗損外，更進一步可提高「利用能」之產生與輔助「排出能」之排除，有效達到最終節能減碳之目的。
本發明奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件主要就是加速於使其與空氣之間的「吸熱與散熱」及「吸冷與散冷」速度，俾讓本發明奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件形成一種「吸熱、排冷」效應及形成一種「吸冷、排熱」效應，使得本發明奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件可於能源耗損大幅改善下，亦可不改變「利用能」之利用效率，而達成節省能源之目的。
而本發明奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件的優點為具有快速進行冷熱交換的性質，由於本發明奈米材料具有優良的散熱性及良好的輻射功效，並能衍生出快速吸熱與散熱及快速吸冷與散冷的特有機能，因此塗佈有本發明奈米材料的物體或裝置，其包括金屬、玻璃、玻璃陶瓷複合體、電力纜線、複合材、建材、淨化材、馬達、家電製品、散熱板、3C電腦製品、LED以及汽車即使在常溫下也能快速的進行冷熱交換，使得塗佈有本發明奈米材料的物體或裝置具備優良的散熱能力。
除了具備前述快速冷熱交換的性質之外，本發明的奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件尚具有防潑水、高耐磨損以及防污耐磨的特性。
就潑水性質來說，本發明的奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件具有優良的疏水性及疏油性，其具有輕輕一撥水就會快速彈開，完全達到防潑水的功能。
就耐磨損性質來說，本發明的奈米材料、塗料、塗膜與噴塗形成構件具有優良的抗磨損性能，一般的物體或裝置經使用鋼絲絨重力摩擦表面，其表面定會留下嚴重的刮痕，然而塗佈本發明奈米材料的物體或裝置其硬度高，即使使用鋼絲絨在塗佈有本發明奈米材料的物體或裝置來回作數百次摩擦，也不易產生磨損，因此防潑水功效仍然存在。
就防污易清潔性質來說，塗佈本發明奈米材料的物體或裝置其表面披覆性佳，一般的材料經麥克筆書寫就無法輕易擦拭其所產生筆墨，得配合酒精或其它化學清潔用品才能順利擦拭乾淨，塗佈本發明奈米材料的物體或裝置即便用麥克筆重複擦寫數十次以
上，使用者隨便拿起擦拭布都可以輕易將筆墨擦拭乾淨，不需要配合任何酒精或其它化學清潔用品，立即可使塗佈本發明奈米材料的物體或裝置煥然一新。
由此可知，塗佈本發明奈米材料的物體裝置具備優異的散熱能力，具有超薄化、耐酸鹼抗鹽、絕緣阻隔、耐超高溫的表現。
藉由以上較佳具體實施例之詳述係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍內。
1‧‧‧小喇叭
2‧‧‧抽水泵浦
3‧‧‧馬達
4‧‧‧散熱板
40‧‧‧LED
5‧‧‧塗膜形成構件
50‧‧‧膜
52‧‧‧膜
6‧‧‧噴塗形成構件
60‧‧‧膜
62‧‧‧膜
第一圖係為音響小喇叭示意圖；第一A圖係為音響小喇叭的溫度紀錄表；第一B圖係為音響小喇叭的溫度紀錄表；第二圖係為抽水泵浦示意圖；第二A圖係為數據比較表；第三圖係為馬達的示意圖；第三A圖係為馬達測試溫度曲線圖；第四圖係為散熱板；第四A圖係為未經本發明奈米材料處理過的溫度測試結果數據表；第四B圖係為已經本發明奈米材料處理過的溫度測試結果數據表；第四C圖係為第四A圖與第四B圖於2hr的溫度差值數據表；
第五A圖係為本發明之一實施例；第五B圖係為本發明之一實施例；第六A圖係為本發明之另一實施例；以及第六B圖係為本發明之另一實施例。
5‧‧‧塗膜形成構件
50‧‧‧膜
Claims (10)
- 一種具有快速冷熱交換的奈米材料，其組成係選取自高分樹脂、溶劑、二氧化鈦、二氧化矽、矽基複方、以及類鑽碳複方的組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有快速冷熱交換的奈米材料，其中該材料組成尚包括一氟化物，該氟化物的比例係為3%~5%。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有快速冷熱交換的奈米材料，其中該高分樹脂的比例係為10%~15%。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有快速冷熱交換的奈米材料，其中該溶劑係為水(60%~70%)、氨(20%~30%)所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有快速冷熱交換的奈米材料，其中該二氧化鈦的比例係為20%~25%。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有快速冷熱交換的奈米材料，其中該二氧化矽的比例係為30%~35%。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有快速冷熱交換的奈米材料，其中該類鑽碳複方係為碳(50%~60%)、矽(20%~30%)、鍺(10%~20%)所組成。
- 一種塗料，其含有如申請專利範圍第1項至第7項所述之該奈米材料中任一項之材料組成。
- 一種塗膜形成構件，其係對該構件塗佈如申請專利範圍8之塗料而製作，其中該構件係為一金屬、一玻璃、一玻璃陶瓷複合體、一電力纜線、一複合材、一建材、一淨化材、一馬達、一家電製品、一散熱板、一3C電腦製品、一LED以及 一汽車。
- 一種噴塗形成構件，其係對該構件噴塗如申請專利範圍第8項之塗料而製作，其中該噴塗方式更可為冷噴塗方式，而該構件係為一金屬、一玻璃、一玻璃陶瓷複合體、一電力纜線、一複合材、一建材、一淨化材、一馬達、一家電製品、一散熱板、一3C電腦製品、一LED以及一汽車。
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2012
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