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CN1948421B - 工作流体 - Google Patents

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CN1948421B CN200510100381A CN200510100381A CN1948421B CN 1948421 B CN1948421 B CN 1948421B CN 200510100381 A CN200510100381 A CN 200510100381A CN 200510100381 A CN200510100381 A CN 200510100381A CN 1948421 B CN1948421 B CN 1948421B
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Abstract

本发明提供一种工作流体，其包括：一表面张力随温度升高而增大的液体；及分散于所述液体中的多个纳米粒子，所述液体含有长链醇，所述长链醇选自碳原子个数在4到10之间的醇类中的一种或几种的混合，所述液体中长链醇的浓度大于0.0005摩尔/升，所述纳米粒子选自碳材、金属材料及陶瓷材料中的一种或几种的混合。本发明的工作流体用于热管中时，利用均匀分散的纳米粒子来提高工作流体的热传导率，并利用一表面张力随温度升高而增大的液体来提高热管的毛细极限，两者结合可同时提高热管的热传导效率及热管的稳定性。

Description

工作流体
【技术领域】
本发明涉及热传领域，尤其涉及一种用于热管的工作流体。
【背景技术】
近年来电子技术迅速发展，电子器件的高频、高速以及集成电路的密集和微型化，使得单位容积电子器件发热量剧增，热管技术以其高效、紧凑以及灵活可靠等特点，适合解决目前电子器件因性能提升所衍生的散热问题。
热管正常有效地工作，通常要求毛细吸液芯能使工作流体均匀分布在热管内，并能使工作流体迅速回流，并要求工作流体汽化热高、导热系数大。工作流体导热系数大且在毛细吸液芯中均匀分布，有利于工作流体迅速带走热量，使电子器件温度降低。
现有技术一般采用纯液体作为工作流体，虽然很多纯液体具有低沸点和高相变吸热量，但本身导热系数并不高，而工作液体导热系数低会导致热管管壁和工作流体之间以及工作流体内部热阻增高，从而导致热管效率下降，同时也会造成热管蒸发段产生局部过热。热管的毛细性能不只和毛细吸液芯有关，而且和工作流体的表面张力有关，表面张力越大，热管的毛细性能越好。然而，上述工作流体在热管工作过程中，随着其温度升高表面张力不断下降，从而降低热管毛细性能，容易使热管达到毛细极限，导致热管稳定性不好。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种具有较高热传效率及可提高热管稳定性的工作流体。
一种工作流体，其包括：一表面张力随温度升高而增大的液体；及分散于所述液体中的多个纳米粒子，所述液体含有长链醇，所述长链醇选自碳原子个数在4到10之间的醇类中的一种或几种的混合，所述液体中长链醇的浓度大于0.0005摩尔/升，所述纳米粒子选自碳材、金属材料及陶瓷材料中的一种或几种的混合。
相对于现有技术，所述工作流体用于热管中时，可利用均匀分散的纳米粒子来提高工作流体的热传导率，并利用一表面张力随温度升高而增大的液体来提高热管的毛细极限，两者结合可同时提高热管的热传导效率及热管的稳定性。
【附图说明】
图1是本发明的实施例所提供的热管轴向截面示意图。
图2是本发明的实施例所提供的工作流体的制造方法流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种工作流体，其可用于热管、蒸气腔体及其它传热器。本实施例中其用于热管，如图1所示，热管10为单管型热管，其内装有一工作流体20。该工作流体20包括一表面张力随温度升高而增大的液体21，及分散于所述液体21中的多个纳米粒子22。
所述液体21可为包含长链醇的溶液，也可仅为长链醇。当液体21为包含长链醇的溶液时，其溶剂可选自水、甲醇、乙醇、丙醇和丙酮中的一种或几种的混合。所述长链醇可选自碳原子个数在4到10之间的醇类中的一种或几种的混合，其可为直链醇类也可为支链醇类。为使所述包含长链醇的溶液在热管工作过程中，表面张力随温度的升高不断增大，所述包含长链醇的溶液中长链醇的浓度应大于0.0005摩尔/升(mol/L)。所述液体21可进一步包括一保护剂，用来防止所述纳米粒子22凝聚。该保护剂为高分子物质，其可选自聚乙烯醇(Poly(Vinyl Alcohol))、聚乙烯基吡咯烷酮(Poly(Vinyl Pyrrolidone))中的一种或几种的混合。
所述多个纳米粒子22可选自纳米碳材、纳米金属材料及纳米陶瓷材料中的一种或几种的混合。所述纳米碳材可选自石墨、金刚石、碳纳米管、纳米碳球、纳米线、纳米棒等中的一种或几种的混合。所述纳米金属材料可选自金、银、铜、铝及其合金等中的一种或几种的混合。所述纳米陶瓷材料可选自氧化铜、氧化铝、氮化硼、氮化铝及氧化锌等中的一种或几种的混合。所述纳米粒子22粒径为1～100纳米，占工作流体20总重量的0.1％～3％。
请参阅图2，本实施例提供的工作流体的制备方法，其包括以下步骤：
步骤100：提供一定化学计量的金属离子溶液和还原剂，以及适当的保护剂。其中所述金属离子溶液包含四氯金酸、硝酸银、过氯酸银、硫酸铜、氯化银及硝酸铜等中的一种或几种的混合，所述还原剂为硼氢化钠、次磷酸钠、联铵、氯化亚锡、盐酸氢胺、柠檬酸钠及乙二醇等中的一种或几种的混合。所述保护剂包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或其两者的混合。其中可通过控制金属离子溶液的浓度以及保护剂的用量来达到控制反应后生成的金属粒子的大小。通常，其它条件不变的情况下，金属离子溶液浓度越低，得到的金属粒子颗粒越细，金属离子溶液浓度越大，得到的金属粒子颗粒越大。而金属粒子颗粒大小和保护剂的用量正好相反，保护剂用量越大，得到的金属粒子颗粒越细，保护剂用量越小，得到的金属粒子颗粒越大。优选地，金属离子溶液总浓度小于1.5mol/L，保护剂的用量为金属离子溶液中金属盐或金属酸总重的0.05～2倍。本实施例使用的金属离子溶液为硝酸银溶液，还原剂为次磷酸钠，保护剂为聚乙烯醇。其中硝酸银溶液浓度为0.2mol/L，保护剂的重量为硝酸银重量的0.5倍。
步骤200：将所述金属离子溶液、还原剂以及保护剂混合后发生化学反应。其中所述金属离子溶液、还原剂以及保护剂混合，可先将金属离子溶液和保护剂混合，再和还原剂混合，也可先将还原剂和保护剂混合，再和金属离子溶液混合。所述使金属离子溶液和还原剂在保护剂存在时反应，是由于调节保护剂的用量可以调控还原反应的速率，当还原反应生成的金属粒子晶核一旦形成，就处在保护剂的保护下，然后长大成均一的微粒，从而使金属粒子粒径分布范围很窄。而且借助高分子的分散作用，可使金属粒子在溶液中形成均一的悬浮液，并防止金属粒子团聚。所述金属离子溶液和还原剂反应过程中，可对所述金属离子溶液进行加热搅拌或进行超声波震荡，优选地，对所述金属离子溶液同时进行加热搅拌和超声波震荡。
步骤300：使用长链醇或长链醇溶液稀释上述反应后的溶液，得到一种工作流体。根据工作流体对纳米粒子含量的要求对步骤200反应后的溶液进行适当稀释。所述稀释步骤可只使用长链醇，也可使用长链醇与水、甲醇、乙醇、丙醇及丙酮中的一种或几种的混合，所述长链醇可选自碳原子个数在4到10之间的醇类中的一种或几种的混合，其可为直链醇类也可为支链醇类。本实施例中，使用水和长链醇对反应后的溶液进行稀释，经稀释后得到的工作流体中纳米粒子占工作流体总重的0.5％。
相对于现有技术，所述工作流体利用均匀分散的纳米粒子来提高工作流体的热传导率，并利用一表面张力随温度升高而增大的液体来提高热管的毛细极限，两者结合可同时提高热管的热传导效率及热管的稳定性。且所述工作流体使用高分子保护剂来分散纳米粒子，无需使用表面活性剂或其它稳定剂，避免在热管中形成气泡或产生其它影响，提高热管的热传效率。
可以理解的是，对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属在本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种工作流体，其特征在于包括：一表面张力随温度升高而增大的液体；及分散于所述液体中的多个纳米粒子，所述液体含有长链醇，所述长链醇选自碳原子个数在4到10之间的醇类中的一种或几种的混合，所述液体中长链醇的浓度大于0.0005摩尔/升，所述纳米粒子选自碳材、金属材料及陶瓷材料中的一种或几种的混合。
2.如权利要求1所述的工作流体，其特征在于，所述液体进一步包括一高分子保护剂。
3.如权利要求2所述的工作流体，其特征在于，所述高分子保护剂选自聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或其两者的混合。
4.如权利要求1所述的工作流体，其特征在于，所述液体进一步包括水、甲醇、乙醇、丙醇及丙酮中的一种或几种的混合。
5.如权利要求1所述的工作流体，其特征在于，所述碳材选自石墨、金刚石、碳纳米管、纳米碳球、纳米线、纳米棒中的一种或几种的混合。
6.如权利要求1所述的工作流体，其特征在于，所述金属材料选自金、银、铜、铝及其合金中的一种或几种的混合。
7.如权利要求1所述的工作流体，其特征在于，所述陶瓷材料选自氧化铜、氧化铝、氮化硼、氮化铝及氧化锌中的一种或几种的混合。
8.如权利要求1所述的工作流体，其特征在于，所述纳米粒子粒径为1～100纳米。
9.如权利要求1所述的工作流体，其特征在于，所述纳米粒子占工作流体总重量的0.1％～3％。
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