本申請涉及太陽能集熱器領(lǐng)域，尤其涉及一種全密封防凍防水保溫平板式太陽能集熱器。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代工業(yè)和社會(huì)的發(fā)展，人類社會(huì)對于資源和能源的依賴日益增加，地球上的資源是有限的，能源的問題更為突出。太陽能使人類可以利用的最豐富的能源，也是最為廉價(jià)、最清潔的能源，太陽能電池和太陽能集熱器是直接利用和吸收太陽能的主要方式。最廣泛應(yīng)用的太陽能集熱器分為管式和板式兩種，其中，太陽能板式集熱器克服了管式集熱器的缺點(diǎn)，包括上基板和下基板，下基板為銅、鋁合金、不銹鋼等材質(zhì)，在戶外容易被腐蝕，不利于其應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在提供一種全密封防凍防水保溫平板式太陽能集熱器，以解決上述提出問題。本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種全密封防凍防水保溫平板式太陽能集熱器，該太陽能集熱器包括一上基板、一下基板、一吸熱層、一邊框支架和多個(gè)支撐物；該上基板和下基板相對設(shè)置，邊框支架設(shè)在所述上基板和下基板之間，上基板、下基板及邊框支架共同構(gòu)成一個(gè)空腔；所述吸熱層設(shè)置在所述下基板位于所述空腔內(nèi)的上表面，多個(gè)支撐物間隔的設(shè)置在空腔內(nèi)，并分別與所述上基板和吸熱層相接觸；該上基板為一透光基板，該吸熱層包括一碳納米管復(fù)合材料層，該下基板與上基板相對設(shè)置，該下基板為一集熱基板，采用導(dǎo)熱性好的金屬材料制成，該下基板表面包覆有一層基于微納結(jié)構(gòu)的防凍防水層，該防凍防水層包括設(shè)于下基板表面的微納結(jié)構(gòu)層和涂于微納結(jié)構(gòu)層上的表面涂層；該微納結(jié)構(gòu)層包括鎢膜陣列和納米二氧化鈦薄膜，鎢膜陣列設(shè)于下基板表面，納米二氧化鈦薄膜設(shè)于鎢膜陣列表面。本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：本發(fā)明的太陽能集熱器包括一上基板、一下基板、一吸熱層、一邊框支架和多個(gè)支撐物；其中，該下基板為一集熱基板，采用導(dǎo)熱性好的金屬材料制成，該下基板表面包覆有一層基于微納結(jié)構(gòu)的防凍防水層，該防凍防水層利用微納結(jié)構(gòu)層構(gòu)建了一種超疏水結(jié)構(gòu)，利用超疏水原理阻隔了下基板與水汽等的接觸，能夠有效起到防凍防水的效果，同時(shí)對下基板防腐蝕效果明顯。本申請附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實(shí)踐了解到。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。附圖說明利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明太陽能集熱器的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明下基板的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。本申請的實(shí)施例涉及一種全密封防凍防水保溫平板式太陽能集熱器，參照圖1，該太陽能集熱器包括一上基板10、一下基板20、一吸熱層30、一邊框支架40和多個(gè)支撐物50；該上基板10和下基板20相對設(shè)置，邊框支架40設(shè)在所述上基板10和下基板20之間，上基板10、下基板20及邊框支架40共同構(gòu)成一個(gè)空腔；所述吸熱層30設(shè)置在所述下基板20位于所述空腔內(nèi)的上表面，多個(gè)支撐物50間隔的設(shè)置在空腔內(nèi)，并分別與所述上基板10和吸熱層30相接觸。該上基板10為一透光基板，用于透過太陽光，采用透明材料制成，如玻璃、透明塑料等，上基板的厚度為5mm。該吸熱層30包括一碳納米管復(fù)合材料層，用于吸收太陽光的能量。該下基板20與上基板10相對設(shè)置，該下基板20為一集熱基板，用于收集并傳遞太陽光的能量，該下基板20可采用導(dǎo)熱性好的金屬材料制成，比如鋁合金不銹鋼等，下基板20的厚度為5mm。由于該金屬的下基板20容易被腐蝕，在本申請的技術(shù)方案中，如圖2，該下基板20表面包覆有一層基于微納結(jié)構(gòu)的防凍防水層211，該防凍防水層211包括設(shè)于下基板20表面的微納結(jié)構(gòu)層和涂于微納結(jié)構(gòu)層上的表面涂層。上述的防凍防水層211利用微納結(jié)構(gòu)層構(gòu)建了一種超疏水結(jié)構(gòu)，利用超疏水原理阻隔了下基板與水汽等的接觸，能夠有效起到防凍防水的效果，同時(shí)對下基板防腐蝕效果明顯。該微納結(jié)構(gòu)層設(shè)于下基板表面，包括鎢膜陣列和納米二氧化鈦薄膜，納米二氧化鈦薄膜設(shè)于鎢膜陣列表面，在該微納結(jié)構(gòu)層中，鎢膜陣列是采用紫外光刻結(jié)合磁控濺射技術(shù)制備，表現(xiàn)為一種微米尺度的陣列，然后在該鎢膜陣列表面電沉積有納米二氧化鈦薄膜，由于鎢膜陣列的微米尺度，該納米二氧化鈦薄膜也能表現(xiàn)為一種微米尺度的凸起結(jié)構(gòu)，再加上該納米二氧化鈦薄表面的粗糙多孔結(jié)構(gòu)，整體上構(gòu)成了一種多維的超疏水結(jié)構(gòu)，該多維超疏水結(jié)構(gòu)是具有疏水性能的必要條件之一，其能夠隔絕水汽等與下基板的接觸，對金屬材質(zhì)的下基板起到防護(hù)的作用。同時(shí)，磁控濺射的鎢膜陣列和電沉積的納米二氧化鈦薄膜與下基板的表面結(jié)合力強(qiáng)，不易脫落，能隔絕氧氣、腐蝕性液體等與下基板的接觸，起到防護(hù)的作用。優(yōu)選地，該微納結(jié)構(gòu)層中，鎢膜陣列中單個(gè)點(diǎn)陣的長寬高尺度為30×20×1μm，每個(gè)點(diǎn)陣之間的上下、左右間隔分別為60μm、50μm；該納米二氧化鈦薄膜的厚度為3μm。該表面涂層設(shè)于微納結(jié)構(gòu)層中的納米二氧化鈦薄膜之上，為一種低表面能物質(zhì)，其與納米二氧化鈦薄膜的凸起陣列、粗糙多孔結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成了超疏水的兩個(gè)必要條件——較高的表面粗糙度和低表面能物質(zhì)，從而構(gòu)筑了一種超疏水表面。在另一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，上述的微納結(jié)構(gòu)層中，在鎢膜陣列表面生長有氧化鎢納米線，該氧化鎢納米線構(gòu)成納米線薄膜，再在此基礎(chǔ)上電沉積納米二氧化鈦薄膜，該納米二氧化鈦薄膜將鎢膜陣列、氧化鎢納米線包覆，由于納米線比表面積較大，增大了與納米二氧化鈦薄膜的結(jié)合力，從而大大提高了納米二氧化鈦薄膜與金屬基地的結(jié)合力。氧化鎢納米線具有優(yōu)良的半導(dǎo)體性能，一般應(yīng)用于場發(fā)射、氣體傳感器等領(lǐng)域，而本申請中，利用氧化鎢納米線與具有多孔結(jié)構(gòu)的納米二氧化鈦薄膜構(gòu)建了一種結(jié)合緊密的微納結(jié)構(gòu)層，降低了微納結(jié)構(gòu)層的孔隙率，大大提高了防腐蝕效果。優(yōu)選地，該氧化鎢納米線的長度為3μm。實(shí)施例1該防凍防水層的制備過程為：步驟1，處理下基板：將下基板用800目的砂紙打磨2h，然后依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗干凈，烘干；步驟2，沉積鎢膜陣列：在下基板表面涂覆一層光刻膠，烘干，經(jīng)過曝光、顯影，然后利用磁控濺射技術(shù)，在顯影后的光刻膠表面蒸鍍一層鎢膜，厚度為1μm，然后利用丙酮將光刻膠洗掉，在下基板表面形成了鎢膜陣列；步驟3，配置二氧化鈦前驅(qū)體溶液：將12.5ml無水乙醇、0.5ml去離子水及0.25ml鹽酸混合，然后將混合液在攪拌的情況下緩慢加入到10ml鈦酸四丁酯與12.5ml無水乙醇的混合液中，攪拌30min，超聲15min，得到二氧化鈦前驅(qū)體溶液；步驟4，制備二氧化鈦薄膜：將上述得到的二氧化鈦前驅(qū)體溶液加入到三電極槽中，將下基板作為工作電極，ag/agcl作為參比電極，鉑作為對電極，控制電位在-1.3v，沉積時(shí)間為200s，用去離子水沖洗后50℃烘干，得到納米二氧化鈦薄膜，鎢膜陣列與納米二氧化鈦薄膜構(gòu)成微納結(jié)構(gòu)層；步驟5，制備表面涂層：將上述得到的覆蓋有微納結(jié)構(gòu)層的下基板放入1ml的十七氟癸脂三甲基色氨酸硅烷的甲苯溶液(5v％)中，密封，在80℃烘箱中保溫5h，完成低表面能物質(zhì)的修飾，微納結(jié)構(gòu)層與表面涂層構(gòu)成防凍防水層。在下基板經(jīng)過上述的防凍防水層制備后，由于超疏水性能，具有良好的防凍防水效果，并且防腐蝕能力佳，致密型好；對于疏水性，當(dāng)納米二氧化鈦薄膜厚度不同時(shí)，該下基板上的防凍防水層表現(xiàn)不同的接觸角，如下表：納米二氧化鈦薄膜厚度/μm接觸角/度012011372145316241545149可以看到，該下基板其最大接觸角為162度，表現(xiàn)良好的疏水性，防凍效果佳，不易脫落，能隔絕氧氣、腐蝕性液體等與下基板的接觸，起到防護(hù)的作用。實(shí)施例2具體步驟如實(shí)施例1，區(qū)別在于，在沉積鎢膜陣列后、電沉積制備納米二氧化鈦薄膜之前，利用cvd方法生長氧化鎢納米線：將該沉積鎢膜陣列后的下基板放入管式爐中，利用cvd方法生長氧化鎢納米線，該氧化鎢納米線長度為3μm；在下基板經(jīng)過上述的防凍防水層制備后，由于超疏水性能，具有良好的防凍防水效果，并且防腐蝕能力佳，致密型好；對于疏水性，當(dāng)納米二氧化鈦薄膜厚度不同時(shí)，該下基板上的防凍防水層表現(xiàn)不同的接觸角，如下表：納米二氧化鈦薄膜厚度/μm接觸角/度012511412149316341565150可以看到，該下基板其最大接觸角為163度，表現(xiàn)良好的疏水性，防凍效果佳，不易脫落，能隔絕氧氣、腐蝕性液體等與下基板的接觸，起到防護(hù)的作用。以上所述僅為本發(fā)明的較佳方式，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12