多功能保溫餐具盒獲獎(jiǎng)科研報(bào)告本產(chǎn)品多功能保溫套具，以正方體或圓柱體為主要外形，運(yùn)用了黑鉻太陽能選擇涂層以及相變材料等相關(guān)知識(shí)，通過對套具內(nèi)部材料以及涂層的選擇，達(dá)到綠色環(huán)保、蓄熱儲(chǔ)能、保溫保冷、無火加熱、安全可靠、方便攜帶等一系列技術(shù)要求，方便外出旅行者在戶外活動(dòng)室能夠輕松食用加熱保溫食品或飲用低溫保冷飲品，同時(shí)充分利用旅行可攜帶物空間，避免明火加熱的煙塵污染和火災(zāi)隱患。

另外，在與同類相似產(chǎn)品比較時(shí)，本產(chǎn)品在確保安全的前提下，滿足上述所有技術(shù)要求，采用成本較低廉的材料，能夠迎合大多數(shù)消費(fèi)者的消費(fèi)選擇，具有廣闊的市場前景。

2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案

本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案為多套具疊加共同作用，制作起來成本低，方法便利。因?yàn)槠渥⒅丨h(huán)保、保溫、便攜、實(shí)用、安全、低成本等特點(diǎn)，所以原理更為清晰、更能被大眾所接納。在與同類產(chǎn)品進(jìn)行類比之后，博采眾長，更具有市場競爭力。

2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹

為了滿足不同人群的需要，我們設(shè)計(jì)了可裝盒的圓柱體外形，和可拆卸的的長方體外形。其中圓柱形外形產(chǎn)品由套具、反射板和套筒組成，長方體外形產(chǎn)品只有套具盒反射板組成。

2.1.1套具

套具為產(chǎn)品核心部分，從外至里共分為三部分。

①珍珠棉覆合鋁箔反光隔熱層

為套具外部包裹材料，在產(chǎn)品當(dāng)中起到保溫作用，在加熱時(shí)取下，當(dāng)加熱完成或者是保溫保冷需要時(shí)套在最外側(cè)。

②雙層玻璃保溫層

此保護(hù)層借鑒玻璃保溫杯的保溫理念，玻璃內(nèi)側(cè)涂有黑鉻太陽能選擇涂層，盡可能減小套具的對流和輻射熱損。此圖層可以拆卸，配裝在雙層玻璃杯內(nèi)壁。

③不銹鋼層

不銹鋼層外部涂有相變材料，利用常見不銹鋼保溫杯的保溫性能來保存內(nèi)部食品，相變層能夠更好地阻止熱量的傳遞，并且有保熱相變層以及保冷相變層兩種可替換內(nèi)層，用來滿足不同季節(jié)的需求。

我們分別選用選擇MS+70和冰塊。

④套具蓋

利用磁鐵以及機(jī)械原理進(jìn)行對套具頂部進(jìn)行密封，內(nèi)有墊圈防止液體泄漏。

2.1.2反射板

反射板材料為鍍銀或鍍鋁玻璃鏡，相關(guān)參數(shù)如下：

可以看做小型的太陽灶，利用太陽光的反射與聚焦達(dá)到加熱套具的作用，反射板上有傘架式骨架，便于折疊收回，可以減少空間的占用率，并且可以與套具一起裝入套具盒中。

2.1.3套具盒

長圓柱體外形，兩頭由繩索，可以背在身上，采取輕質(zhì)材料，減輕攜帶重量。

2.2產(chǎn)品原理介紹

2.2.1保溫原理

①珍珠棉覆合鋁箔反光隔熱層的保溫原理

棉花本身就是熱的不良導(dǎo)體，再有就是棉絮間含有大量的空氣，不流動(dòng)的空氣也是熱的不良導(dǎo)體。二者合在一起保溫效果特別好。這兩者中被棉絮加在中間的空間起的作用最大。

②雙層玻璃層的保溫原理

鋼化玻璃屬于安全玻璃，是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，為提高玻璃的強(qiáng)度，通常使用化學(xué)或物理的方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時(shí)首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，增強(qiáng)玻璃自身抗風(fēng)壓性，寒暑性，沖擊性等。玻璃本身是屬于普通玻璃的增強(qiáng)版，當(dāng)玻璃受外力破壞時(shí)，碎片會(huì)成類似蜂窩狀的鈍角碎小顆粒，不易對人體造成嚴(yán)重的傷害;同等厚度的鋼化玻璃抗沖擊強(qiáng)度是普通玻璃的3～5倍，抗彎強(qiáng)度是普通玻璃的3～5倍;鋼化玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性，能承受的溫差是普通玻璃的3倍，可承受300℃的溫差變化。但是鋼化玻璃存在很小概率的自爆性。

雙層玻璃能保溫節(jié)能的主要原因是：兩種不等溫介質(zhì)（玻璃與空氣）分子不斷交換，形成能量輸運(yùn)。由于空氣層分子密度遠(yuǎn)小于玻璃的分子密度，內(nèi)外層玻璃間又沒有直接接觸，其分子輸運(yùn)能量被空氣層打了折扣所致。即內(nèi)部空氣是熱的不良導(dǎo)體，熱量傳遞少，保溫性能高。

此外，在雙層玻璃空隙的內(nèi)表面涂上一層抗輻射膜，也能夠有效阻斷熱輻射。

③黑鉻太陽能選擇涂層的吸熱原理

為了使平板太陽能集熱器吸熱板可以最大限度地吸收太陽輻射能并將其轉(zhuǎn)換成熱能，在吸熱板上應(yīng)覆蓋有深色的涂層，這稱為太陽能吸收涂層。

吸熱板的涂層材料對吸收太陽輻射能量起非常重要的作用。因?yàn)樘栞椛涞牟ㄩL主要集中在0.3～2.5μm的范圍內(nèi)，而吸熱板的熱輻射則主要集中在2～20μm的波長范圍內(nèi)，要增強(qiáng)吸熱板對太陽輻射的吸收能力，又要減小熱損失，降低吸熱板的熱輻射，就需要采用選擇性涂料。選擇性涂料是對太陽短波輻射具有較高吸收率，而對長波熱輻射發(fā)射率卻較低的一種涂料，目前國內(nèi)外的生產(chǎn)廠大多采用磁控濺射的方法制作選擇性涂層，可達(dá)到吸收率0.93～0.95，發(fā)射率0.12～0.04，大大提高了產(chǎn)品熱性能。

我們將黑鉻涂層裝配成便于拆卸的是因?yàn)榇藢游鼰崮芰蜕崮芰Χ枷喈?dāng)強(qiáng)，蓄熱時(shí)，在不銹鋼套具中的物品或者相變材料吸收足夠的熱量之后將黑鉻層去掉，以減緩熱擴(kuò)散速率;蓄冷時(shí)，我們也將此層去掉，能有效防止冷量的流失。

④相變材料的蓄冷蓄熱原理

相變材料（PCM-PhaseChangeMaterial）是指隨溫度變化而改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時(shí)相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。

蓄熱材料我們用MS+70材料，相變溫度在70攝氏度以上，蓄熱能力強(qiáng)，能有效將熱量保存在相變層。蓄冷材料選用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的冰塊，在雙層真空保溫玻璃和保溫外層的共同作用下，冷量也能維持較長的時(shí)間。

⑤不銹鋼內(nèi)膽加熱原理

2.2.2加熱原理

加熱方面是利用太陽能輻射，將較大面積的陽光聚焦到套具底部，使溫度升到較高的程度，進(jìn)行炊事烹飪食物，不燒任何燃料，也沒有任何污染。

2.3相關(guān)參數(shù)

1、黑鉻層吸熱快，單位時(shí)間內(nèi)，同比溫度會(huì)高于10℃度以上

2、隔熱保溫性能：真空玻