CN111407159A - 用于烹饪用具的部件 - Google Patents
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Abstract
本公开的方面大体上涉及一种用于烹饪用具的部件,该烹饪用具可包括烹饪室和至少一个附加的部件。该部件可以包括限定传热地面对烹饪室的表面的部件主体。此外,该部件还可以包括在表面上的多层复合材料。使用本申请的烹饪用具的部件,能够避免在用户可能抓握的凹进部内或在把手的表面上产生不期望的高温。
Description
技术领域
本说明书涉及一种烹饪用具,更具体地说,涉及一种用于烹调用具的部件。
背景技术
烹饪用具通常包括用于烹饪食品的加热室,并且一个或多个部件负责该用具的机械或电操作。例如,烤箱可以包括带有把手的绞装门或用户界面部件(诸如用于用户直接操作烤箱的旋钮或控制板)。烤箱的部件可以包括耐热性能,以在加热室期间为用户提供与该部件的互动。
发明内容
在一个方面,本公开涉及一种用于具有烹饪室的烹饪用具的部件。该部件可以包括限定热导地面对烹饪室的表面的部件主体,以及在表面上的复合材料,该复合材料包括包含银纳米线的第一层和包含多孔氧化铝的第二层。
在另一个方面,本公开涉及一种隔热薄膜。该隔热薄膜可以包括基底、接近基底的银纳米线的第一层、和接近第一层并且远离基底的多孔氧化铝的第二层。
在又一方面,本公开涉及形成隔热薄膜的方法。该方法包括向基底施加第一层,所述第一层具有直径10-20nm、间隔150-200nm的银纳米线,且所述第一层的表面密度为0.15-0.25g/m2、第一层厚度为50-100μm;以及向第一层施加多孔氧化铝的第二层,该第二层具有50-100μm的厚度和10-35μm的平均孔径。
附图说明
在附图中:
图1是根据本文中所描述的多个方面的示例性家用烹饪用具的示意性立体图。
图2是沿着图1的线II-II截取的家用烹饪用具的侧视截面图,包括把手形式的部件。
图3是用在图2的部件中的隔热薄膜的示意图,示出了层和热量流动。
图4是用于图1的家用烹饪用具的另一个部件的示意性侧视图,该部件为可以包括图3的隔热薄膜的旋钮的形式。
图5是示出形成图3的隔热薄膜的方法的流程图。
具体实施方式
本公开的方面涉及一种耐热部件,其的形式是包括纳米线的隔热薄膜。根据家用烹饪用具(诸如烤箱)描述了本公开的方面。应当理解的是本公开不是限制性的,并且可以具有普遍应用性,包括应用到在加热的环境中的任何部件。
一些烹饪用具或其他产生热量的用具可以包括口袋样式的把手,其中,用户在门的凹进部上拉动或者接近邻近加热室的板。在用具的运行期间,热量可以局部化或者被吸收在口袋式手柄的凹进部内。这会在用户可能抓握的凹进部内或在把手的表面上产生不期望的高温。
图1以烤箱的形式示出了示例性的家用烹饪用具10。应当理解的是尽管示出了烤箱,家用用具可以包括任何用于烹饪或准备食物的家庭用具,包括在非限制示例中的烤炉或炉灶。
烹饪用具10可以包括带有打开面的(open-faced)烹饪室14的橱柜12,该烹饪室由一对间隔开的侧壁16、18结合上壁20、下壁22和后壁23来限定。门24选择性地关闭室14。在打开位置的门24可以允许用户接近室14,而在关闭位置的门24阻止进入室14并且将室14与外部环境隔绝。把手26可以设置在门24上以用于在打开位置与关闭位置之间移动门24。
烹饪用具10也可以包括至少一个加热元件30,其作为隐藏或安装到位于烹饪室下壁22下方的加热元件外壳32中的元件在图1的示例中示出。来自加热元件30的热量可以通过下壁22传导并且到室14中。可替代地,加热元件30可以安装在室14的内部,热量可以在室14内传导或辐射,诸如在非限制性示例中沿着侧壁16、18。尽管未示出,也可以在烹饪用具10中设置对流风扇以用于在室14内循环空气或蒸汽。可以将要通过烹饪用具10烹饪的食品35放置在室14内。
也可以在烹饪用具10中设置人机交互或用户界面40。用户界面40可以包括用于输入或控制烹饪用具10的任何合适的界面(诸如电子显示屏或触摸显示屏),以及人工操作的部件(诸如按钮、表盘或开关)。在所示出的示例中,用户界面40包括设置在橱柜12的前壁21上的旋钮42和电子面板44。电子面板44可以包括至少一个电控开关(未示出)。应当理解的是用户界面40可以包括比所示出的部件更多或更少的部件。
转到图2,其示出了烹饪用具10的侧视截面图。门24可以包括带有内表面51和外表面52的门体50,内表面热导地面对烹饪室14,外表面的内部可以设置有把手26。当在本文中使用时,表面“热导地面对”烹饪室14指的是热耦合到烹饪室14的表面,使得在烹饪室14内的热量可以通过包括传导、对流、或辐射传递到表面。
在所示出的示例中,把手26是“口袋”的形式。更具体地说,把手26可以包括把手主体54,其具有热导地面对烹饪室14的内接触表面55,以及与门的外表面52平齐或在同一平面的外把手表面56。空隙57可以被限定在内接触表面55与外把手表面56之间。用户可以将手***到空隙57中并且在内接触表面55上拉动以打开门24。在可替代的示例中(未示出),把手可以是从门24向外突出的杆的形式,其中,用户可以抓握该杆并拉动其以打开门24。
复合材料70可以设置在内接触表面55上。复合材料70可以是隔热薄膜76的形式并且包括第一层71和第二层72。在烹饪用具10的运行期间,可以使用复合材料70来阻止把手26的过热。选择性地,复合材料70也可以施加到门24的其他表面,诸如内表面51或外表面52。
转到图3,其更详细地示出了复合材料70。复合材料70的第一层71可以包括银纳米线73形成的网。在一个示例中,网可以是结构化的纤维网,诸如具有至少一层的编织纤维网。在另一个示例中,网可以是非结构化的网,其中纤维在网内具有随机的定向。复合材料70的第二层72可以包括具有限定在第二层72内的充满空气的孔78的多孔氧化铝74。为了清楚,示出了一些示例性的孔78,并且应当理解的是孔78可以布置成遍及第二层72,其在第二层72内具有有序的定向或者随机的定向。在所示出的示例中,第一层71接近把手26的内接触表面55,并且位于内接触表面55与第二层72之间。
可选地,基底75具有可以被包括在复合材料70中的基底厚度77。在一个示例中,基底75可以包括粘合剂并且可以被定位在内接触表面55与第一层71之间。第一层71可以接近基底75,并且第二层72可以接近第一层71且远离基底75。预期的是第一层和第二层71、72以及基底75可以至少部分地限定隔热薄膜76,并且在一个非限制性示例中,可以被施加到把手26的内接触表面55。
第一层71可以由内部内分布有银纳米线73的聚合材料组成。第一层71可以具有第一层厚度81以及表面密度82。银纳米线73可以具有直径83和长度84。平均间隔85可以被定义为相邻的银纳米线73之间的距离。在一个非限制性示例中,直径83可以是大约10-20nm,包括15-17nm,平均间隔85可以是大约150-200nm,长度84可以是大约10-80μm,第一层厚度81可以是大约50-100μm,表面密度82可以是0.15-0.25g/m2。当在本文中使用时“大约”或“大约地”指的是该值与规定的数值(例如0.2g/m2)或数值范围(例如100-400nm)之间的差距没有超过预定的限制。在一个示例中,预定的限制可以是相对的,诸如在所规定的数值的10%或者数值的一个范围内。在另一个示例中,预定的限制可以是绝对限制,诸如1μm或更小。仍然在另一个示例中,预定的限制可以基于另一个参数,诸如平均间隔85不能大于银纳米线73的直径83的10倍。
第二层72可以具有第二层厚度91,诸如在非限制性示例中位于50-100μm之间。多孔氧化铝结构的平均孔径92可以被限定在第二层72内,诸如在非限制性示例中大约10-35μm、或者22.9±10.3μm。预期的是复合材料70可以具有通过第一层厚度81和第二层厚度91以及基底厚度77至少部分地限定的总厚度93。在一个非限制性示例中,总厚度93可以是200-250μm。在一个非限制性示例中,也可以在第二层72内设置银纳米线73,该银纳米线具有示例性的大约10-20nm的直径83、大约10-80μm的长度84和大约150-200nm的平均间隔85。
箭头示出了烹饪用具10(图1)运行期间的热传递。来自烹饪室14内的热量可以朝向第一层71流动,由箭头100示出。银纳米线73的网可以将一部分热量反射回到烹饪室14中,由箭头101示出。剩下的热量可以朝向第二层72流动。第二层72内的银纳米线73可以将输入的热量的一部分朝向烹饪室14反射回去,由箭头102示出。此外,在多孔氧化铝74内形成的充满气体的孔78可以阻止输入的热量的另一部分经由第二层72传递,由箭头103示出。非常小的一部分热量可以经由第二层72传递,由箭头104示出。以这种方式,隔热薄膜76既可以反射或“拒绝”热量进入层71、72,也可以隔绝或“阻止”热量经由层71、72传递。
参考图4,可以在烹饪用具10中使用的另一个部件以从前壁21突出的旋钮42的形式示出。旋钮42可以包括具有热导地面对室14(图2)的内表面62的旋钮体60,以及通过轴66连接到内表面62的可旋转部64。用户可以抓握可旋转部64以操作旋钮42,从而调节烹饪室14的温度设置。
隔热薄膜76也可以设置在旋钮42的内表面62上,以在烹饪用具10的运行期间防止旋钮42的过热。在一个示例中,隔热薄膜76可以在制造成旋钮42之后通过诸如粘合剂或其他耦接机构应用到旋钮42。在另一个示例中,旋钮42可以和隔热薄膜76一起一体式地形成,诸如通过在旋钮42形成之前将隔热薄膜76放置到注塑模具中。在这种情况下,旋钮42的内表面62可与已经在适当的位置的隔热薄膜76一起被注塑模制。在示出的示例中,隔热薄膜76被定位在内表面62与前壁21之间,第一层71接近内表面62并且第二层72接近第一层71。
转到图5,其描述了一种用于形成可以在隔热薄膜76中使用的银纳米线73的示例性方法110。应当理解的是下文所描述的方法提供形成银纳米线73的一个示例。方法110可以包括没有明确描述的其他步骤,并且可以以任何合适的顺序进行方法110的步骤。
方法110可选地包括在步骤112中的前体加热,该前体加热可用于生成银纳米线73。例如,可以将含有硝酸银的溶液加热至合适的反应温度。在一个示例中,在2.5mL/s的注入速率和100℃的反应温度下可以得到具有17±2nm直径的银纳米线。银纳米线可具有均匀的直径和从大约10μm到大约40μm变化的长度。选择性地,在非限制性示例中,银纳米线可分散到诸如乙醇或乙二醇的溶剂中。还可以添加其他表面活性剂,诸如基于双体系的预聚合的聚合物(1:10比例)。在一个示例中,可以使用预聚合的液态硅。使用这种液态硅的一个好处是它可以在高温下快速固化。在一个示例中,在200℃下,在大约10-15秒内可以固化2.5mm截面。以这种方式,可以使用预聚合的聚合物作为共混剂来与银纳米线73一起形成共混基质。关于这种技术的独特之处在于其的分散性能,其作为次级分散来制备或通过在水性体系中加聚预聚合物来制备。在非限制性示例中,还可分别基于单体和引发剂的溶解性或不溶性、表面活性剂的存在或不存在、液滴尺寸、颗粒尺寸或颗粒形成机理来调整或定制分散工艺。
在反应条件使用乙烯的一个非限制性示例中,可以使用10到40atm压力下、30℃到75℃温度下的乙烯,其中,在该条件下乙烯不形成单独的液相。所得到的分布的(平均)颗粒尺寸可以在100-200nm的范围内。在一个示例中,在形成聚合物分布期间,足够多数量的初级颗粒形核使得最后颗粒足够小以致于胶体稳定。可单独制备包含基于双体系的预聚合的聚合物共混的多孔硅酸铝的基质。应当领会的是,当以颗粒状的形式共混时,液态聚合物可用于避免聚合物颗粒过热。液态聚合物的使用还可帮助减少颗粒过热、附聚以及控制颗粒形态。
在非限制性示例中,可以使用的示例性聚合物包括丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、和丙烯酰胺的聚合物和共聚物。由于其大的聚合收缩,分阶段进行它们的聚合有利于控制用于在大比表面纳米材料(诸如银纳米线)中使用的产品尺寸。为此,可以使用基于双体系的预聚合的聚合物制备聚合物的混合物。这种预聚合的聚合物通过使用预聚合的粉末可以提供处理的简易性并且最小化突然的聚合收缩。预聚合的粉末提供了若干好处,包括没有后固化、优异的电绝缘特性、易于着色、对玻璃织物具有优异的未涂底漆粘附性、和非常适于喷涂和浸涂施加。
预聚合的聚合物可以按10:1的比例混合到两部分A和B中。可以使用计量混合设备泵送和混合两种成分而不将空气过度掺入到混合物中。为了在其混合过程中避免气泡滞留,该混合物可以在真空下彻底脱气以避免产生气孔,这些气孔最终可能影响隔热薄膜的总热性能,特别是当用作共混剂时。
在步骤114中,银纳米线的第一层71可以施加到基底75。银纳米线73可以通过包括喷涂涂层技术的喷射沉积施加,其中,银纳米线73如上文所描述的分布在预聚合的聚合物内。可选地,第一层71可以经由诸如滚筒或其他机构按压到基底上。
在步骤116中,多孔氧化铝74的第二层72可以施加到第一层71。可选地,第二层可以被按压到第一层71上。在一个示例中,多孔氧化铝74可以由高岭石和膨润土粉末(天然的胶体的水化硅酸铝)和可以基于硝酸镁或硝酸铝的活性添加剂混合在一起形成的多孔硅酸铝构成。多孔硅酸铝可以在非常高的温度(例如1800℃)下烧结以形成具有选择性的微晶和非晶的晶界的多孔陶瓷结构,该结构的多孔硅酸铝具有节能隔热的性能。通过在非致密温度下烧结原陶瓷粉末可以形成所需要的细小的孔(气孔)。高的孔隙度等级可以经由添加大量造孔剂(诸如树脂珠或碳)来实现,随后可以经由氧化工艺随后造孔剂。
在一个示例中,多孔氧化铝陶瓷可以包括通过注浆成型技术制造的具有约10nm到约15nm直径的二氧化硅颗粒,其中水性氧化铝悬浮液用于控制金属铝粉末的承载浓度。在1650-1750℃下,所使用的基体材料的孔隙度可以通过析氢反应和悬浮液固化帮助铝与水化学反应。多孔氧化铝74的孔径分布和机械强度可以取决于原始材料的晶粒尺寸。
应当领会的是隔热薄膜76可以被用于需要隔绝性能的多种环境中,包括诸如前面板、门、门把手的烹饪用具部件,包括口袋样式把手、旋钮、其他仪表部件和其他相关的应用。
本公开的方面提供了若干好处,包括使用银纳米线形成传导性的多孔网状物以增加热量的反射,其可以减少能够传递到外表面的热量的量。例如,在烤箱运行期间,来自烹饪室内的热量可能传递到烤箱外部的部件,诸如把手或者其他人机交互部件(诸如旋钮、开关、触摸屏等)。应当领会的是本文中所描述的隔热薄膜可以减少传递到用户可触摸的部件的热量,提高这种用户界面部件的操作性。
此外,银纳米线的提高的化学稳定性使其对用作所提出的热隔绝技术的活性成分来说是合适的材料。银纳米线网可以提供热辐射的高效吸收,包括来自大范围入射角的热辐射的高反射率,诸如在非示例性示例中,从大约0°(垂直的/正交的入射角)到大约85°。本文中所描述的隔热薄膜与传统的减少热量的部件相比可以显著地提高隔热性能,该隔热薄膜具有大约2W/(m·K)的热导率,以及当温度从大约25℃到1000℃的变化下具有大约3.6μm/(m·℃)的热膨胀系数。
另一个好处就是具有银纳米线的网的层的总发射率与多孔氧化铝的总发射率相当(大约0.8),其远大于块状银的发射率(大约0.2),这对于来自室的热辐射损失来说提供了优异的热隔绝。
此外,由于银仅构成其层的总质量的一小部分,上文所描述的隔热薄膜提供了具有优异的隔热性能的划算的解决方案。喷涂银纳米线溶液可以增加大约0.15g/m2的标称表面密度。本文所描述的银纳米线和层结构的方面可以朝向初始热源反射回去超过90%的热量(例如红外辐射),并且据悉其热反射率的增加是由于材料的发射率不同。低发射率的材料例如银,其具有0.02的发射率,发出更少的辐射并且与其他高发射率的材料相比可以提供更好的热隔绝。如本文中所描述的具有长度和间隔距离的银纳米线可以提高用于形成隔热薄膜的薄膜封装和叠加选择。此外,所提出的喷涂沉积工艺提供了减少制造时间的低成本技术,同时在所描述的层内提供了银纳米线的能重复的充填(populating)。
在尚未描述的程度中,各种实施例的不同的特征和结构可以被用于组合或如果需要的话被用于彼此替代。一个特征没有在所有实施例中描述的并不意味着构造成其不能被如此描述,而是为了简化描述而这样做。因此,如果需要的话,不同实施例的各种特征可以混合并匹配以形成新的实施例,无论新的实施例是否被专门描述。本公开涵盖本文中所描述的特征的所有组合或排列。
本书面描述使用示例公开本发明,包括最好的模式,并且也能够使本领域技术人员实践本发明(包括制作和使用任何装置和***以及进行任何合并的方法)。本发明的可获得专利权的范围通过权利要求限定,并且可以包括本领域技术人员产生的其他示例。如果其他示例具有与权利要求的文字语言没有差异的结构元件,或者如果其他示例包括与权利要求的文字语言无实质性差别的等效的结构元件,这些其他示例也落入权利要求的范围内。
本公开的进一步方面通过以下条款的主题提供:
1.一种用于烹饪用具的部件,所述烹饪用具具有烹饪室,该部件包括:部件主体,限定热导地面对烹饪室的表面;以及复合材料,位于表面上并且包括:包含银纳米线的第一层和包含多孔氧化铝的第二层。
2.根据条款1所述的部件,其中,第一层接近表面。
3.根据条款2所述的部件,其中,第一层位于表面与第二层之间。
4.根据条款3所述的部件,其中,部件还包括位于表面与第一层之间的基底。
5.根据条款4所述的部件,其中,基底包括粘合剂。
6.根据条款1所述的部件,其中,第一层和第二层组成施加到表面的薄膜。
7.根据条款1所述的部件,其中,银纳米线形成网。
8.根据条款1所述的部件,其中,第一层具有大约50-100μm的第一层厚度。
9.根据条款1所述的部件,其中,第二层具有大约50-100μm的第二层厚度。
10.根据条款1所述的部件,其中,第一层具有0.15-0.25g/m2之间的表面密度。
11.根据条款1所述的部件,其中,银纳米线的直径是10-20nm。
12.根据条款1所述的部件,其中,银纳米线间隔150-200nm。
13.根据条款1所述的部件,其中,多孔氧化铝具有10-35μm的平均孔径。
14.根据条款1所述的部件,其中,第一层包括直径10-20nm、间隔150-200nm的银纳米线的网、0.15-0.25g/m2的表面密度、以及50-100μm的第一层厚度,第二层具有50-100μm的第二层厚度和10-35μm的平均孔径。
15.一种隔热薄膜,包括基底、接近基底的银纳米线的第一层;以及接近第一层并且远离基底的多孔氧化铝的第二层。
16.根据条款15所述的隔热薄膜,其中,第一层包括直径10-20nm、间隔150-200nm的银纳米线的网、0.15-0.25g/m2的表面密度、以及50-100μm的第一层厚度,第二层具有10-35μm的平均孔径。
17.一种形成隔热薄膜的方法,该方法包括:向基底施加第一层,该第一层具有直径10-20nm、间隔150-200nm的银纳米线,并且表面密度为0.15-0.25g/m2、第一层厚度为50-100μm;以及向第一层施加多孔氧化铝的第二层,该第二层具有50-100μm的厚度以及10-35μm的平均孔径。
18.根据条款17所述的方法,其中,银纳米线通过喷射沉积而施加。
19.根据条款18所述的方法,其中,喷射沉积包括喷射具有100-200nm的颗粒尺寸的银纳米线的胶状稳定颗粒(colloidally stable particles)的分散的液态聚合物。
20.根据条款18所述的方法,还包括将第一层按压到基底。
21.根据条款20所述的方法,其中,在施加第二层之前发生按压步骤。
22.根据条款17所述的方法,还包括在施加第一层之前生成银纳米线。
23.根据条款22所述的方法,其中,生成银纳米线的步骤包括将硝酸银加热到反应温度。
24.根据条款23所述的方法,其中,反应温度至少100℃。
25.根据条款23所述的方法,其中,银纳米线在2.5mL/s的速率下生成。
Claims (10)
1.一种用于烹饪用具的部件,所述烹饪用具具有烹饪室,所述部件包括:
部件主体,所述部件主体限定导热地面对所述烹饪室的表面;以及
复合材料,位于所述表面上,并且所述复合材料包括:
第一层,包括银纳米线;以及
第二层,包括多孔氧化铝。
2.根据权利要求1所述的部件,其中,所述第一层接近所述表面并且位于所述表面与所述第二层之间。
3.根据权利要求2所述的部件,其中,所述复合材料还包括位于所述表面与所述第一层之间的基底,所述基底包括粘合剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的部件,其中,所述第一层和所述第二层组成施加到所述表面的薄膜。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的部件,其中,所述银纳米线形成网。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的部件,其中,所述第一层具有50-100μm的第一层厚度和在0.15与0.25g/m2之间的表面密度。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的部件,其中,所述第二层具有50-100μm的第二层厚度。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的部件,其中,所述银纳米线的直径是10-20nm,间隔为150-200nm。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的部件,其中,所述多孔氧化铝具有10-35μm的平均孔径。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的部件,其中,所述第一层包括直径10-20nm、间隔150-200nm的银纳米线的网、0.15-0.25g/m2的表面密度,以及50-100μm的第一层厚度,并且,所述第二层具有50-100μm的第二层厚度和10-35μm的平均孔径。
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