熱管工作流體及其製備方法
2023-06-14 10:56:11 1
專利名稱：熱管工作流體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及熱管，尤其涉及一種熱管工作流體及其製備方法。
背景技術：
近年來電子技術迅速發展，電子器件的高頻、高速以及集成電路的密集及微型化，使得單位容積電子器件發熱量劇增，熱管技術以其高效、緊湊以及靈活可靠等特點，適合解決目前電子器件因性能提升所衍生的散熱問題。
熱管正常有效地工作，通常要求吸液芯毛細結構能使工作流體均勻分布於熱管內，並能使工作流體迅速回流，並要求工作流體汽化熱高、導熱係數大。工作流體導熱係數大且於毛細吸液芯中均勻分布，有利於工作流體迅速帶走熱量，使電子器件溫度降低。
傳統技術一般採用純液體作為熱管工作流體，但一般純液體導熱係數較小，使得熱量傳遞較慢，從而使得熱管導熱效率較低，特別在蒸發段還有可能產生局部過熱。
為進一步提高熱管導熱效率，現有技術於純液體中添加鹽或其它金屬化合物，如2002年11月20日公告的中國專利第98110556號揭露一種無機超導熱管工作流體，該工作流體是由1000g去離子水或高純水中添加重鉻酸鉀30～50g、過硼酸鈉10～15g、硼酸3～5g、過氧化鈉1～3g、氫氧化鋁0.5～1.5g、三氧化二鈷0.2～0.5g以及二氧化錳0.2～0.5g溶解而成，其化學性能穩定、導熱係數大、無腐蝕。但是，熱管工作過程中，工作流體蒸發時金屬鹽易結晶聚集，使工作流體導熱性能降低；該工作流體為水溶液，僅適用於一定管材的熱管。
為解決熱管工作流體導熱係數較小的技術問題，中國專利第03146805.5號提供一熱管的工作流體，該工作流體為懸浮液，其包括純水、氨水、甲醇、丙酮或庚烷中任意一種純液體及懸浮於液體中的碳納米球。該工作流體導熱係數大，傳熱效率高。同樣，現有技術的工作流體中還出現加入其它納米粒子來提高導熱效率。但是，納米粒子尺寸較小，極易因範德華力而發生凝聚，造成熱管阻塞而失去工作能力，為避免其發生凝聚，通常採用加入表面活性劑來分散、穩定納米粒子，然表面活性劑於熱管工作時易產生氣泡而阻礙熱傳。
發明內容以下將以實施例說明一種熱管工作流體及其製備方法。
為實現上述內容，提供一種熱管工作流體，其包括一種保護液體及分散於其中的多個納米粒子，該保護液體為一高分子溶液。
上述高分子溶液的溶質包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮，其溶劑包括水或含羥基的極性溶液。
上述納米粒子的材料包括碳材、金屬材料，該金屬材料包括金、銀、銅或其合金。該納米粒子包括納米管、納米球、中空納米球、納米線、納米棒。
另，提供一種熱管工作流體的製備方法，其包括以下步驟提供多個納米粒子；將多個納米粒子分散於一高分子溶液從而形成熱管工作流體。
上述多個納米粒子的製備方法包括化學氣相沉積法、電弧放電法、雷射消熔法。
上述製備方法還包括對多個納米粒子與高分子溶液的混合物進行攪拌。
又，提供熱管工作流體的另一種製備方法，其包括以下步驟提供一容器，其內裝有一高分子溶液；將一靶設置於該高分子溶液中；利用一雷射轟擊該靶，所得納米粒子分散於高分子溶液中而形成熱管工作流體。
本實施方式提供的熱管工作流體，是高分子溶液與納米粒子的混合物，高分子之間的立體阻隔可使納米粒子具有較好的分散性及穩定性。本實施方式提供的熱管工作流體的製備方法，是將多個納米粒子與一高分子保護液混合均勻，高分子之間的立體阻隔可穩定納米粒子，無需使用表面活性劑或其它穩定劑，避免於熱管中形成氣泡或產生其它影響，提高熱管的熱傳效率。
圖1是本實施方式熱管工作流體的示意圖。
圖2是第一實施例熱管工作流體的製備流程示意圖。
圖3是第二實施例雷射消熔法製備熱管工作流體的裝置示意圖。
圖4是第二實施例雷射消熔法連續製備熱管工作流體裝置示意圖。
具體實施方式下面結合附圖及若干實施例對熱管工作流體及其製備方法做進一步詳細描述。
本實施方式提供的熱管工作流體，如圖1所示，容器10中裝有一熱管工作流體40，其包括一種保護液體410及分散於其中的多個納米粒子420，該保護液體410是一高分子溶液，該高分子溶液的溶質包括聚乙烯醇(Poly(VinylAlcohol))溶液、聚乙烯基吡咯烷酮(Poly(Vinyl Pyrrolidone))溶液，所用溶劑包括水、含羥基的極性溶劑等。多個納米粒子420包括納米管、納米球、中空納米球、納米線、納米棒等。該多個納米粒子420的材質包括碳材、或金屬材料如金、銀、銅及其合金等。
本實施方式提供的熱管工作流體的製備方法，其包括以下步驟提供多個納米粒子；將上述納米粒子分散於一高分子溶液中從而形成熱管工作流體。
該納米粒子與高分子溶液最好均勻混合，如利用攪拌、震蕩等手段使納米粒子均勻分散於高分子溶液中，則形成的工作流體便具有均勻的導熱性。
結合圖2，對第一實施例提供的熱管工作流體的製備方法具體描述如下步驟1提供多個納米粒子。其可利用化學氣相沉積法、電弧放電法或雷射消熔法等方法製備，所需納米粒子包括納米管、納米球、中空納米球、納米線、納米棒等，且納米粒子的材質包括碳材、或金屬材料如金、銀、銅及其合金等。
步驟2將多個納米粒子與一高分子溶液混合而形成熱管工作流體。
該高分子溶液的溶質包括聚乙烯醇溶液、聚乙烯基吡咯烷酮溶液，所用溶劑包括水、含羥基的極性溶劑等。以聚乙烯醇水溶液為例，可直接將上述製得的多個納米粒子與聚乙烯醇水溶液混合，並進行攪拌使兩者混合均勻，得熱管工作流體。該熱管工作流體中，聚乙烯醇的高分子結構可將納米粒子進行穩定，避免納米粒子發生凝聚，是一良好的熱管工作流體。
第二實施例是利用雷射消熔法製備熱管工作流體。其製備方法包括以下步驟提供一容器，其中裝有一高分子溶液；將一靶設置於該高分子溶液中，該靶的材質包括碳材、金屬材料；利用一雷射裝置對該基材靶進行轟擊，所得納米粒子分散於高分子溶液中而形成熱管工作流體。
如圖3所示，熱管工作流體的製備裝置1，該製備裝置1包括一容器10，一銅靶20及一雷射裝置30，該銅靶20固定於容器10的底部，其材料包括碳材、金屬或合金等，雷射裝置30設置於距銅靶20一定距離處。該容器10內裝有一高分子保護溶液，其體積最好以埋沒銅靶20為好。
預設高分子保護溶液為聚乙烯醇水溶液，利用雷射裝置30連續轟擊銅靶20，生成的納米銅粒子便分散於聚乙烯醇保護溶液中，利用超聲波震蕩或以其它方式進行攪拌，使納米銅粒子均勻分散於聚乙烯醇保護溶液中，且聚乙烯醇的高分子立體結構可將納米銅粒子進行阻隔，使其保持穩定狀態而不會發生凝聚。該納米銅粒子與聚乙烯醇的均勻、穩定的混合物體系便為一優良的熱管工作流體。
第三實施例是在第二實施例基礎上連續製備熱管工作流體的方法。如圖4所示，該連續製備裝置100包括一容器110，一銅靶120，一雷射裝置130及一超聲波裝置140。容器110傾斜設置於一基體200上，其與基體200成一夾角θ，且0°＜θ＜60°。容器110具有一進液口111及一出液口112，該進液口111與一進液管113相連，該進液管113上設置有開關閥(圖未標示)，出液口112與一出液管114相連，該出液管114上設置有開關閥(圖未標示)。該銅靶120固定於容器110的底部，其材料包括碳材、金屬或合金等，雷射裝置130設置於距銅靶120一定距離處。超聲波裝置140設置於容器110底部。
製備熱管工作流體時，打開進液管113上的開關閥，將聚乙烯醇水溶液從進液口111輸送入容器110中，最好使容器110中的聚乙烯醇水溶液的液位低於進液口111，同時，其體積最好將銅靶120完全埋沒；打開雷射裝置130，利用雷射轟擊銅靶120，所產生的納米銅粒子於超聲波作用下，均勻分散於聚乙烯醇溶液中而得熱管工作流體，待納米銅粒子與聚乙烯醇水溶液達一定比例時，打開出液管114上的開關閥，收集熱管工作流體。控制聚乙烯醇水溶液的流速、雷射的轟擊頻率以及出液管114中熱管工作流體的流出速度，使容器110中溶液的液位基本保持不變，從而可連續製備熱管工作流體。
本實施方式的熱管工作流體，是高分子溶液與納米粒子的混合物，高分子之間的立體阻隔可使納米粒子具有較好的分散性及穩定性。本實施方式的熱管工作流體的製備方法，是將多個納米粒子與一高分子保護液混合均勻，高分子之間的立體阻隔可穩定納米粒子，無需使用表面活性劑或其它穩定劑具，避免於熱管中形成氣泡或產生其它影響，提高熱管的熱傳效率。
權利要求
1.一種熱管工作流體，其包括一種保護液體及分散於其中的多個納米粒子，其特徵在於，該保護液體為一高分子溶液。
2.如權利要求1所述的熱管工作流體，其特徵在於，所述高分子溶液的溶質包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮。
3.如權利要求1所述的熱管工作流體，其特徵在於，所述高分子溶液的溶劑包括水或含羥基的極性溶液。
4.如權利要求1所述的熱管工作流體，其特徵在於，所述納米粒子材料包括碳材、金屬材料。
5.如權利要求1所述的熱管工作流體，其特徵在於，所述納米粒子包括納米管、納米球、中空納米球、納米線、納米棒。
6.如權利要求4所述的熱管工作流體，其特徵在於，所述金屬材料包括金、銀、銅或其合金。
7.一種製備熱管工作流體的方法，其包括以下步驟提供多個納米粒子；將多個納米粒子分散於一高分子溶液中從而形成熱管工作流體。
8.如權利要求7所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述高分子溶液的溶質包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮。
9.如權利要求7所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述高分子溶液的溶劑包括水或含羥基的極性溶液。
10.如權利要求7所述的製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述納米粒子材料包括碳材、金屬材料。
11.如權利要求10所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述金屬材料包括金、銀、銅或其合金。
12.如權利要求7所述的製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述納米粒子包括納米管、納米球、中空納米球、納米線、納米棒。
13.如權利要求7所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述納米粒子的製備方法包括化學氣相沉積法、電弧放電法、雷射消熔法。
14.如權利要求7所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述製備方法還包括對納米粒子與高分子溶液的混合物進行攪拌。
15.一種製備熱管工作流體的方法，其包括以下步驟提供一容器，其內裝有一高分子溶液；將一靶設置於該高分子溶液中；利用一雷射轟擊該靶，所得納米粒子分散於高分子溶液中而形成熱管工作流體。
16.如權利要求15所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述高分子溶液的溶質包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮。
17.如權利要求15所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述高分子溶液的溶劑包括水或含羥基的極性溶液。
18.如權利要求15所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述靶的材料包括碳材、金屬材料。
19.如權利要求15所述製備熱管工作流體的方法，其特徵在於，所述製備方法還包括對容器中的混合物進行攪拌。
全文摘要
本發明提供一種熱管工作流體，其包括一種保護液體及分散於其中的多個納米粒子，該保護液體為一高分子溶液。另，提供一種熱管工作流體的製備方法，其包括以下步驟提供多個納米粒子；將多個納米粒子分散於一高分子溶液從而形成熱管工作流體。本技術方案熱管工作流體的製備方法，是將多個納米粒子與一高分子保護液混合均勻，高分子之間的立體阻隔可穩定納米粒子，無需使用表面活性劑或其它穩定劑，避免於熱管中形成氣泡或產生其它影響，提高熱管的熱傳效率。
文檔編號F28D15/02GK1877239SQ20051003522
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月8日 優先權日2005年6月8日
發明者董才士 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司