多功能保温餐具盒获奖科研报告

多功能保温餐具盒获奖科研报告本產品多功能保温套具，以正方体或圆柱体为主要外形，运用了黑铬太阳能选择涂层以及相变材料等相关知识，通过对套具内部材料以及涂层的选择，达到绿色环保、蓄热储能、保温保冷、无火加热、安全可靠、方便携带等一系列技术要求，方便外出旅行者在户外活动室能够轻松食用加热保温食品或饮用低温保冷饮品，同时充分利用旅行可携带物空间，避免明火加热的烟尘污染和火灾隐患。

另外，在与同类相似产品比较时，本产品在确保安全的前提下，满足上述所有技术要求，采用成本较低廉的材料，能够迎合大多数消费者的消费选择，具有广阔的市场前景。

2.产品设计方案

本产品的设计方案为多套具叠加共同作用，制作起来成本低，方法便利。因为其注重环保、保温、便携、实用、安全、低成本等特点，所以原理更为清晰、更能被大众所接纳。在与同类产品进行类比之后，博采众长，更具有市场竞争力。

2.1产品结构介绍

为了满足不同人群的需要，我们设计了可装盒的圆柱体外形，和可拆卸的的长方体外形。其中圆柱形外形产品由套具、反射板和套筒组成，长方体外形产品只有套具盒反射板组成。

2.1.1套具

套具为产品核心部分，从外至里共分为三部分。

①珍珠棉覆合铝箔反光隔热层

为套具外部包裹材料，在产品当中起到保温作用，在加热时取下，当加热完成或者是保温保冷需要时套在最外侧。

②双层玻璃保温层

此保护层借鉴玻璃保温杯的保温理念，玻璃内侧涂有黑铬太阳能选择涂层，尽可能减小套具的对流和辐射热损。此图层可以拆卸，配装在双层玻璃杯内壁。

③不锈钢层

不锈钢层外部涂有相变材料，利用常见不锈钢保温杯的保温性能来保存内部食品，相变层能够更好地阻止热量的传递，并且有保热相变层以及保冷相变层两种可替换内层，用来满足不同季节的需求。

我们分别选用选择MS+70和冰块。

④套具盖

利用磁铁以及机械原理进行对套具顶部进行密封，内有垫圈防止液体泄漏。

2.1.2反射板

反射板材料为镀银或镀铝玻璃镜，相关参数如下：

可以看做小型的太阳灶，利用太阳光的反射与聚焦达到加热套具的作用，反射板上有伞架式骨架，便于折叠收回，可以减少空间的占用率，并且可以与套具一起装入套具盒中。

2.1.3套具盒

长圆柱体外形，两头由绳索，可以背在身上，采取轻质材料，减轻携带重量。

2.2产品原理介绍

2.2.1保温原理

①珍珠棉覆合铝箔反光隔热层的保温原理

棉花本身就是热的不良导体，再有就是棉絮间含有大量的空气，不流动的空气也是热的不良导体。二者合在一起保温效果特别好。这两者中被棉絮加在中间的空间起的作用最大。

②双层玻璃层的保温原理

钢化玻璃属于安全玻璃，是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。玻璃本身是属于普通玻璃的增强版，当玻璃受外力破坏时，碎片会成类似蜂窝状的钝角碎小颗粒，不易对人体造成严重的伤害;同等厚度的钢化玻璃抗冲击强度是普通玻璃的3～5倍，抗弯强度是普通玻璃的3～5倍;钢化玻璃具有良好的热稳定性，能承受的温差是普通玻璃的3倍，可承受300℃的温差变化。但是钢化玻璃存在很小概率的自爆性。

双层玻璃能保温节能的主要原因是：两种不等温介质（玻璃与空气）分子不断交换，形成能量输运。由于空气层分子密度远小于玻璃的分子密度，内外层玻璃间又没有直接接触，其分子输运能量被空气层打了折扣所致。即内部空气是热的不良导体，热量传递少，保温性能高。

此外，在双层玻璃空隙的内表面涂上一层抗辐射膜，也能够有效阻断热辐射。

③黑铬太阳能选择涂层的吸热原理

为了使平板太阳能集热器吸热板可以最大限度地吸收太阳辐射能并将其转换成热能，在吸热板上应覆盖有深色的涂层，这称为太阳能吸收涂层。

吸热板的涂层材料对吸收太阳辐射能量起非常重要的作用。因为太阳辐射的波长主要集中在0.3～2.5μm的范围内，而吸热板的热辐射则主要集中在2～20μm的波长范围内，要增强吸热板对太阳辐射的吸收能力，又要减小热损失，降低吸热板的热辐射，就需要采用选择性涂料。选择性涂料是对太阳短波辐射具有较高吸收率，而对长波热辐射发射率却较低的一种涂料，目前国内外的生产厂大多采用磁控溅射的方法制作选择性涂层，可达到吸收率0.93～0.95，发射率0.12～0.04，大大提高了产品热性能。

我们将黑铬涂层装配成便于拆卸的是因为此层吸热能力和散热能力都相当强，蓄热时，在不锈钢套具中的物品或者相变材料吸收足够的热量之后将黑铬层去掉，以减缓热扩散速率;蓄冷时，我们也将此层去掉，能有效防止冷量的流失。

④相变材料的蓄冷蓄热原理

相变材料（PCM-PhaseChangeMaterial）是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。

蓄热材料我们用MS+70材料，相变温度在70摄氏度以上，蓄热能力强，能有效将热量保存在相变层。蓄冷材料选用经济实惠的冰块，在双层真空保温玻璃和保温外层的共同作用下，冷量也能维持较长的时间。

⑤不锈钢内胆加热原理

2.2.2加热原理

加热方面是利用太阳能辐射，将较大面积的阳光聚焦到套具底部，使温度升到较高的程度，进行炊事烹饪食物，不烧任何燃料，也没有任何污染。

2.3相关参数

1、黑铬层吸热快，单位时间内，同比温度会高于10℃度以上

2、隔热保温性能：真空玻