被動冷卻技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
被動冷卻技術的視頻教程
鈦合金切削損傷控制與冷卻優化：提升加工質量的關鍵技術解析
在高端制造領域，鈦合金因其優異的比強度和耐高溫性能，成為航空發動機渦輪盤、葉片等關鍵部件的首選材料。然而，其切削加工過程中存在的表面質量控制難題，已成為制約精密制造水平提升的核心瓶頸。航空工業標準明確要求渦輪盤等承力部件的表面粗糙度需控制在 Ra≤0.8 μm，同時殘余應力分布需滿足疲勞強度設計規范，這對切削過程中的損傷演化調控提出了嚴苛挑戰
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被動冷卻技術的實例教程
來源 | Advanced Functional Materials
01
背景介紹
被動輻射冷卻(PRC)材料能夠在零能量輸入的情況下，通過8~13 μm范圍內的大氣透明窗口持續向寒冷的外太空散熱，有利于降低全球能耗，因而在建筑制冷、人體熱量管理、光伏設備制冷、發電和水回收等領域具有廣闊的應用前景。目前，超材料、無機多層結構、納米粒子嵌入結構、多孔聚合物薄膜等均被設計用于PRC領域，并且獲得了高效的PRC效率。為了應對多變的天氣，制冷效率的動態調節顯得尤為重要，但目前僅有少數能夠通過溫度或液體浸潤來實現PRC效率調節的相關報道。然而，這些動態PRC材料的響應性因素在現實環境中具有不可預測性以及不穩定性，且切換速度非常有限。為了滿足實際應用的要求，實現PRC材料冷卻效率的超快和穩定按需控制是極其必要的，但具有挑戰性。
聚合物分散液晶(PDLC)內部呈現多孔結構，通過電場能夠對液晶微滴與聚合物基質間的折射率匹配性進行調節，從而實現薄膜光學性能變化。由于制備簡單且成本低，PDLC在動態光學調節窗、建筑墻壁、投影屏幕等方面得到了廣泛的應用。實際上，PDLC的聚合物基體在紅外區域具有特殊的化學鍵振動，有望在大氣窗口范圍內產生穩定的紅外熱發射，這在過去的研究中顯然被忽視了，有待于進一步的探索。
展開 常見的BTMS現在分為主動冷卻系統和被動冷卻系統。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優于空氣和液體熱管理系統，因為它不需要風扇、泵和連接等電氣機械設備。
為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關重要。因此本文在不同的條件下，研究了不同條件下鋰離子電池的主動和被動冷卻的熱管理效果。
02
成果掠影
近期，美國能源高級研究中心的Naseem Iqbal教授團隊為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為，探究了不同的冷卻方式以及模組的排列方式對新能源電池熱管理的影響。該研究對電池組進行了一系列充放電實驗，以評估熱管理對電池組性能的影響。通過改變周圍條件并使用相變材料來改善熱管理，從而分析電池之間的溫度分布。電池的一般充電放電模式顯示，與未采用熱管理的環境溫度相比，溫差高達約10 ℃，最終會隨著長期使用的時間而降低電池的性能。主動冷卻(空氣冷卻)改善了電池組內部的熱管理，與環境溫度相比，顯示約6 ℃的溫差。然而，被動冷卻顯著改善了電池組內部的熱管理，與環境溫度相比，溫差約為3.5 ℃，這表明使用PCM對電池組進行熱管理可以是一種真正提高電池組壽命和安全性的方法。研究成果以“Thermal management of Li-ion battery by using active and passive cooling method”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
03
圖文導讀
表1.不同冷卻方式的優缺點。
展開 來源 | Materials Today Sustainability
01
背景介紹
2021 年，基于各種制冷劑汽化和壓縮的傳統冷卻系統消耗的電力約占美國總電力消耗的10%，這導致環境中大量的溫室氣體排放，從而加速全球變暖。因此，當前開發一種環保節能的冷卻技術十分重要。被動輻射冷卻（PRC）方法可以有效地反射太陽光（0.3 ～ 2.5 μm），并通過大氣透明窗口（8 ～ 13 μm）向寒冷的外層空間（～3 K）發射紅外熱輻射。這些冷卻過程同時發生，且無需任何電力輸入，這為減少各種冷卻應用中的能耗提供了絕佳的機會。近年來，人們提出了多種PDC結構成功實現了陽光直射下冷卻，包括多層結構、超材料、隨機分布顆粒結構和多孔結構。盡管這些低溫冷卻結構具有良好的性能，但其設計和制造過程復雜且成本高昂，阻礙了其廣泛應用。
目前，全球對塑料的需求持續增長，預計到2030年將達到每年4.17億噸。這也導致了塑料廢物急劇增加。促進塑料的減量、再利用和回收可以有效防止更多的聚合物材料釋放到環境中，從而遏制環境污染。目前，機械回收是五種主要包裝塑料環境和經濟可持續經濟的主要工具：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PETE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC），但機械降解仍然受到成本的限制。因此，迫切需要提出一種基于機械的策略來提高其回收價值。打印紙由于原材料豐富且具有出色的生物降解性，成為PRC結構的良好候選材料，然而，雖然打印紙具有被動輻射冷卻特性，但其耐水性不足，使其無法靈活應用。
展開 常見的BTMS現在分為主動冷卻系統和被動冷卻系統。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優于空氣和液體熱管理系統，因為它不需要風扇、泵和連接等電氣機械設備。
為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關重要。因此本文在不同的條件下，研究了不同條件下鋰離子電池的主動和被動冷卻的熱管理效果。
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成果掠影
近期，美國能源高級研究中心的Naseem Iqbal教授團隊為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為，探究了不同的冷卻方式以及模組的排列方式對新能源電池熱管理的影響。該研究對電池組進行了一系列充放電實驗，以評估熱管理對電池組性能的影響。通過改變周圍條件并使用相變材料來改善熱管理，從而分析電池之間的溫度分布。電池的一般充電放電模式顯示，與未采用熱管理的環境溫度相比，溫差高達約10 ℃，最終會隨著長期使用的時間而降低電池的性能。主動冷卻(空氣冷卻)改善了電池組內部的熱管理，與環境溫度相比，顯示約6 ℃的溫差。然而，被動冷卻顯著改善了電池組內部的熱管理，與環境溫度相比，溫差約為3.5 ℃，這表明使用PCM對電池組進行熱管理可以是一種真正提高電池組壽命和安全性的方法。研究成果以“Thermal management of Li-ion battery by using active and passive cooling method”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
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圖文導讀
表1.不同冷卻方式的優缺點。
展開 替代能源密集型冷卻方法之一是被動日間輻射冷卻(PDRC)——一種通過反射太陽光[波長（λ）~0.3至2.5μm]并通過大氣的長波紅外（LWIR）透射窗（λ~8至13μm），將熱量輻射到冷的外部空間，表面自發冷卻的現象。近幾十年來的研究已經產生了多種PDRC設計，包括復雜的發射涂層，如光子結構、介質、聚合物，以及金屬鏡上的聚合物-介質復合材料。雖然效率很高，但這些設計成本高且易受腐蝕。
【成果簡介】
今日，在美國哥倫比亞大學虞南方助理教授和樣遠助理教授（共同通訊作者）團隊的帶領下，與美國阿貢國家實驗室和美國布魯克海文國家實驗室合作，報告了一種簡單，可擴展且廉價的基于相轉化的工藝，用于制造具有優異Rsolar和εLWIR 的分層多孔性的聚合物涂層。具體而言，實現了與襯底無關的半球形Rsolar=0.96±0.03和εLWIR=0.97±0.02的分層多孔聚（偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）P(VdF-HFP)HP。這些值導致了極好的PDRC能力，例如，在890和750 W m-2的太陽強度下，低溫室溫度為~6℃，平均冷卻功率為~96 W m-2。性能與先前報告中的相當或超過之前的。因為制造技術是基于室溫和溶液的，所以多孔聚合物涂層可以通過常規方法，如涂漆和噴涂施加到各種表面，例如塑料，金屬和木材。此外，它可以摻入染料以實現顏色和冷卻性能之間的理想平衡。涂層的性能和該技術的類似涂料的便利使其成為實現高性能PDRC的可行方法。
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紅外熱成像技術正成為現代安防體系中的關鍵感知手段，有效彌補了傳統安防在復雜環境下的監測短板，實現全方位、全天候的安全守護。
傳統安防依賴可見光攝像頭、紅外對射等設備，在夜間、弱光、雨霧等惡劣天氣下往往監控效果不佳，存在安全隱患。紅外熱成像技術基于熱輻射探測原理，具備強穿透、全天候的監控能力，突破了環境與時間的限制，廣泛應用于邊境防護、關鍵基礎設施安保、城市安全及消防救援等領域
為什么使用模具溫度加熱冷卻成型技術?
模具設計者和開發者在高分子射出成型加工制程上，經常遭遇結合線、流紋、凹痕等缺陷，或是加纖塑料件的表面浮纖等成型問題。一般來說，這些問題可藉由提高模具溫度獲得改善，然而，提高模具溫度會導致成型周期時間延長。因此，業界開始應用一項新的成型加工技術-快速模具溫度加熱冷卻成型技(Variotherm)，藉由模具溫度的快速切換，換取制程不同階段所需的溫度?？焖倌＞邷囟燃訜崂鋮s成型技術在充填階段迅速提高模具表面溫度
模具設計者和開發者在高分子射出成型加工制程上，經常遭遇結合線、流紋、凹痕等缺陷，或是加纖塑料件的表面浮纖等成型問題。一般來說，這些問題可藉由提高模具溫度獲得改善，然而，提高模具溫度會導致成型周期時間延長。因此，業界開始應用一項新的成型加工技術-快速模具溫度加熱冷卻成型技(Variotherm)，藉由模具溫度的快速切換，換取制程不同階段所需的溫度?？焖倌＞邷囟燃訜崂鋮s成型技術在充填階段迅速提高模具表面溫度
因為高溫會使電池的循環壽命明顯降低，同時在高倍率充電時也不安全。目前市面上的新能源車電池，主要有4種電池冷卻方式，分別是自然冷卻、風冷和液冷、直冷這四種。
汽車電池熱管理冷卻方式介紹
自然冷卻
自然冷卻是最基礎和最簡單的冷卻方式，?是依賴環境溫度進行散熱的被動方式，?利用空氣的自然對流來散熱，不需要額外的能源輸入。
?這種方式優點是成本低、?無能耗且不需要額外空間，?缺點是散熱效率較低，?
來源 | The American Ceramics Society官網
一種新的受甲蟲啟發的陶瓷輻射涂層應用于房屋屋頂，圖片來源：香港城市大學
隨著全球氣溫持續上升，面臨與高溫有關的疾病和死亡風險的人比以往任何時候都多。雖然空調似乎是一種解決方案，但使用這項技術會導致氫氟碳化物和溫室氣體的排放，從而推動氣候變化。因此需要其他不會產生任何排放的冷卻方法
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懸架系統
通常情況下，懸架系統是指車身和車輪之間的連接裝置的總稱
來源 | Renewable Energy
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背景介紹
質子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種將氫能轉化為電能的直接能源裝置，具有能源效率高、啟動快、無污染排放等優點，因而被廣泛應用于分布式發電、便攜式供電、交通運輸等領域。然而，PEMFC在輸出電能的同時釋放大量廢熱，影響其工作溫度。過高的溫度會導致膜電極組件降解并造成不可逆的損壞
因此，當前開發一種環保節能的冷卻技術十分重要。被動輻射冷卻（PRC）方法可以有效地反射太陽光（0.3 ～ 2.5 μm），并通過大氣透明窗口（8 ～ 13 μm）向寒冷的外層空間（～3 K）發射紅外熱輻射。這些冷卻過程同時發生，且無需任何電力輸入，這為減少各種冷卻應用中的能耗提供了絕佳的機會。
嵌件成型是一種高性能且廣泛使用的成型技術。針對嵌件成型的模擬，Moldex3D前處理提供強大的功能，為用戶自動生成適當的網格。由于進階使用者需要非常詳盡的分析結果，因此需先建構出非常完整的網格；然而若要在每個組件之間創建匹配的實體網格，通常需要有經驗的使用者花費大量時間進行網格制作。
Moldex3D現在已克服此問題，Moldex3D非匹配網格技術可支持完整的全模座分析，涵蓋塑料部件
隨著國家對電池能量密度、安全性、使用壽命以及快充要求的不斷提高，被動式的自然冷卻技術已經不能滿足電池散熱要求。當前主要的主動式熱管理形式有空氣強制對流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等，而液體熱管理受到越來越多廠商的青睞[2-4]，特別是國外車企對于液體熱管理技術研究起步早，已經取得了一定成果，國內還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池熱管理。
