洛阳理工学院郭炎飞获国家专利权
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龙图腾网获悉洛阳理工学院申请的专利一种结构、储能、保温一体多功能建筑板材及其制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120666872B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511171097.7,技术领域涉及:E04C2/288;该发明授权一种结构、储能、保温一体多功能建筑板材及其制备方法是由郭炎飞;郅真真;张华;王玉江;李赫;王珍珍;王娜;张志磊;崔志峰;陈媛媛设计研发完成,并于2025-08-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种结构、储能、保温一体多功能建筑板材及其制备方法在说明书摘要公布了:本发明属于建筑材料技术领域,公开了一种结构、储能、保温一体多功能建筑板材及其制备方法,建筑板材包括结构框架G、界面功能层D、内部填充层M、上附面层S四部分构造,结构框架G具有受力承载功能,竖向分隔板将结构框架G分隔成方格,每一方格为一个储能单元,通过TL型金属预埋件进行内部储能单元与外界之间的能量传输;界面功能层D具有储能功能;内部填充层M具备保温及储能功能;上附面层S作为多功能建筑板材的封装和保护层;本发明通过建筑板材四部分构造设计和不同层的材料组分设计,形成集结构、储能、保温一体的多功能建筑板材,满足装配式施工需求,又形成了一种建筑‑结构超级电容器,兼具储能功能。
本发明授权一种结构、储能、保温一体多功能建筑板材及其制备方法在权利要求书中公布了:1.一种结构、储能、保温一体多功能建筑板材的制备方法,其特征在于:包括结构框架G、界面功能层D、内部填充层M、上附面层S四部分构造,结构框架G为多功能建筑板材的主要受力结构层,具有受力承载功能;结构框架G由底板和竖向分隔板组成,竖向分隔板将结构框架G分隔成方格,每一方格为一个储能单元,在结构框架G的竖向分隔板中预埋T型金属预埋件和L型金属预埋件,通过T型金属预埋件和L型金属预埋件进行内部储能单元与外界之间的能量传输;界面功能层D附着于结构框架G内表面,具有高比表面积、高电导率、良好的力学性能和电化学稳定性能,提供储能功能;内部填充层M位于界面功能层D之上,具有轻质、多孔的特征,具备良好的保温隔热能力,兼具储能功能;上附面层S贴敷在内部填充层M上,作为多功能建筑板材的封装和保护层; 板材的各层结构利用不同组分的无机非金属复合材料按步骤进行生产制备,形成了集结构、储能、保温为一体的多功能建筑板材,其关键性能指标为:容重≤2000kgm3,抗压强度≥15MPa,导热系数≤0.12Wm·K;在温度-20~45℃、相对湿度0~90%的环境条件下,多功能建筑板材的体积和功能稳定,不开裂,体积变化率≤0.5%,储存能量密度≥15W·hm2; 结构框架G的底板厚度为20~30mm;竖向分隔板厚度为8~10mm;间距200~400mm;界面功能层D的厚度为2~3mm;内部填充层M厚度为80~100mm;上附面层S厚度为20±2mm; 界面功能层D充当电容器的电极材料功能,其关键性能指标应满足:结构厚度2~3mm;粘接强度≥1MPa;面积比电容500~800Fm2; 界面功能层D包括碳纤维网格布和复合浆料,碳纤维网格布依据结构框架G内表面面积裁剪获得;复合浆料的原材料组分按重量份计:胶凝材料40~50份;多孔陶粒35~40份;拌合水100~120份;石墨烯纳米片2~3份;分散液100~150份;所述胶凝材料选用42.5等级普通硅酸盐水泥;所述多孔陶粒选用页岩陶粒,粒度≤2mm,容重≤0.85gcm3;所述石墨烯纳米片颗粒粒度D50应≤3μm,厚度5~50nm,比表面积≥600m2g,导热系数≥3500wm·K,导电性≥100Sm;所述的分散液为固含≥35%的聚羧酸溶液;所述碳纤维网格布厚度应≤200μm,网格尺寸0.3~0.8mm; 界面功能层D的构筑工艺包括:1石墨烯纳米片分散液的制备:将石墨烯纳米片加入50倍重量份的分散液中,超声分散2h,获得石墨烯纳米片分散液;2导电集料处理:以多孔陶粒为载体,将陶粒浸泡于石墨烯纳米片分散液中,然后将分散液转移至不锈钢反应釜中,在160℃下进行12h的水热处理;处理完后将陶粒经过滤后,在60℃鼓风干燥箱中干燥2h,得到导电集料;3复合浆料制备:将导电集料加入一半的拌合水润湿,放入搅拌机中,以100rmin的速度开启搅拌,在搅拌过程中缓慢加入胶凝材料;待胶凝材料加入完成后,继续搅拌3min;加入剩余一半拌合水,在搅拌机上以300rmin速率搅拌3min,得到复合浆料;4碳纤维网格布的腐蚀处理及粘贴:将裁剪好的碳纤维网格布置于1molL浓HNO3和2molL浓H2SO4混合液中,在60℃温度下热处理2h;处理完后,利用去离子水反复冲洗至中性;在已经成型的结构框架G内表面涂刷制备好的复合浆料,涂刷厚度控制在2~3mm,之后粘上经腐蚀处理后的按结构框架G内表面尺寸裁剪好的碳纤维网格布;5石墨烯纳米片二次负载、养护:将已经粘贴碳纤维网格布的结构框架G置于80℃,相对湿度≥90%环境中养护48h,养护过程中在构筑的碳纤维网格布表面持续喷洒石墨烯纳米片分散液8~10次,两次喷洒时间间隔应大于3h; 内部填充层M具有轻质、保温、储能的需求,在保温功能上充当内部填充物和隔热层,在储能功能上充当超级电容器的电解质组分;其关键性能指标应满足:体积密度300~350kgm3;导热系数0.07~0.08Wm·K;离子电导率≥0.03mScm;电阻率≤50Ω·cm; 内部填充层M选用的原材料组分按重量份计:赤泥80份、偏高岭土15份、硅酸钠5份、铝粉2~3份,发泡稳定剂3~5份;氢氧化钾1~2份,氯化钾1~2份,氧化铁粉2~5份,拌合水55~60份;所述赤泥为拜耳法电解铝工业排放的原状赤泥;所述偏高岭土为高岭土粉经750~850℃煅烧获得的粉体;所述硅酸钠模数为1.2~1.5;所述铝粉为目数100~150的发泡用铝粉,活性铝含量≥98%;所述发泡稳定剂由聚羧酸母液与聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇型烷基酸聚氧乙烯醚复配而成,三者质量比为1:0.4~0.45:0.2~0.3,复配后的发泡稳定剂固含量≥40%; 内部填充层M的浇筑工艺包括:1烘干:对原状赤泥进行烘干,烘干温度80℃,时间0.5~1h,控制烘干后物料水分含量<2%;2研磨:利用球磨机对烘干后的赤泥进行研磨分散,研磨时间5~10min,控制研磨后物料颗粒粒径45μm筛余≤3%;3配料搅拌:按比例称取赤泥、偏高岭土、铝粉,加入70%拌合水,对其混合并进行搅拌,在搅拌机上以300rpmmin的转速混合5min,形成浆体混合物;之后将硅酸钠、发泡稳定剂、氢氧化钾、氯化钾、氧化铁粉与30%拌合水混合后加入浆体,以150~200rpmmin的转速继续搅拌3min,形成发泡浆料;4浇筑发泡:将搅拌完成的浆体浇筑到已经成型的结构框架网格G空格内,浇筑浆料质量30~35kgm2,浇筑完成后置于温度60℃,相对湿度≥95%环境中静置3h;5静停养护:在环境温度20±2℃,相对湿度≥95%环境中放置静停养护时间3d,养护完成后利用切割机沿上表面切除多余物料。
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