專(zhuān)利名稱(chēng)：熱管工作流體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱管，尤其涉及一種熱管工作流體及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)電子技術(shù)迅速發(fā)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(fā)熱量劇增，熱管技術(shù)以其高效、緊湊以及靈活可靠等特點(diǎn)，適合解決目前電子器件因性能提升所衍生的散熱問(wèn)題。
熱管正常有效地工作，通常要求吸液芯毛細(xì)結(jié)構(gòu)能使工作流體均勻分布于熱管內(nèi)，并能使工作流體迅速回流，并要求工作流體汽化熱高、導(dǎo)熱系數(shù)大。工作流體導(dǎo)熱系數(shù)大且于毛細(xì)吸液芯中均勻分布，有利于工作流體迅速帶走熱量，使電子器件溫度降低。
傳統(tǒng)技術(shù)一般采用純液體作為熱管工作流體，但一般純液體導(dǎo)熱系數(shù)較小，使得熱量傳遞較慢，從而使得熱管導(dǎo)熱效率較低，特別在蒸發(fā)段還有可能產(chǎn)生局部過(guò)熱。
為進(jìn)一步提高熱管導(dǎo)熱效率，現(xiàn)有技術(shù)于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(guó)專(zhuān)利第98110556號(hào)揭露一種無(wú)機(jī)超導(dǎo)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(guò)硼酸鈉10～15g、硼酸3～5g、過(guò)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(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)大、無(wú)腐蝕。但是，熱管工作過(guò)程中，工作流體蒸發(fā)時(shí)金屬鹽易結(jié)晶聚集，使工作流體導(dǎo)熱性能降低；該工作流體為水溶液，僅適用于一定管材的熱管。
為解決熱管工作流體導(dǎo)熱系數(shù)較小的技術(shù)問(wèn)題，中國(guó)專(zhuān)利第03146805.5號(hào)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于液體中的碳納米球。該工作流體導(dǎo)熱系數(shù)大，傳熱效率高。同樣，現(xiàn)有技術(shù)的工作流體中還出現(xiàn)加入其它納米粒子來(lái)提高導(dǎo)熱效率。但是，納米粒子尺寸較小，極易因范德華力而發(fā)生凝聚，造成熱管阻塞而失去工作能力，為避免其發(fā)生凝聚，通常采用加入表面活性劑來(lái)分散、穩(wěn)定納米粒子，然表面活性劑于熱管工作時(shí)易產(chǎn)生氣泡而阻礙熱傳。

發(fā)明內(nèi)容以下將以實(shí)施例說(shuō)明一種熱管工作流體及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容，提供一種熱管工作流體，其包括一種保護(hù)液體及分散于其中的多個(gè)納米粒子，該保護(hù)液體為一高分子溶液。
上述高分子溶液的溶質(zhì)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制備方法，其包括以下步驟提供多個(gè)納米粒子；將多個(gè)納米粒子分散于一高分子溶液從而形成熱管工作流體。
上述多個(gè)納米粒子的制備方法包括化學(xué)氣相沉積法、電弧放電法、激光消熔法。
上述制備方法還包括對(duì)多個(gè)納米粒子與高分子溶液的混合物進(jìn)行攪拌。
又，提供熱管工作流體的另一種制備方法，其包括以下步驟提供一容器，其內(nèi)裝有一高分子溶液；將一靶設(shè)置于該高分子溶液中；利用一激光轟擊該靶，所得納米粒子分散于高分子溶液中而形成熱管工作流體。
本實(shí)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(wěn)定性。本實(shí)施方式提供的熱管工作流體的制備方法，是將多個(gè)納米粒子與一高分子保護(hù)液混合均勻，高分子之間的立體阻隔可穩(wěn)定納米粒子，無(wú)需使用表面活性劑或其它穩(wěn)定劑，避免于熱管中形成氣泡或產(chǎn)生其它影響，提高熱管的熱傳效率。

圖1是本實(shí)施方式熱管工作流體的示意圖。
圖2是第一實(shí)施例熱管工作流體的制備流程示意圖。
圖3是第二實(shí)施例激光消熔法制備熱管工作流體的裝置示意圖。
圖4是第二實(shí)施例激光消熔法連續(xù)制備熱管工作流體裝置示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及若干實(shí)施例對(duì)熱管工作流體及其制備方法做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本實(shí)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(hù)液體410及分散于其中的多個(gè)納米粒子420，該保護(hù)液體410是一高分子溶液，該高分子溶液的溶質(zhì)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(gè)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(gè)納米粒子420的材質(zhì)包括碳材、或金屬材料如金、銀、銅及其合金等。
本實(shí)施方式提供的熱管工作流體的制備方法，其包括以下步驟提供多個(gè)納米粒子；將上述納米粒子分散于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于高分子溶液中，則形成的工作流體便具有均勻的導(dǎo)熱性。
結(jié)合圖2，對(duì)第一實(shí)施例提供的熱管工作流體的制備方法具體描述如下步驟1提供多個(gè)納米粒子。其可利用化學(xué)氣相沉積法、電弧放電法或雷射消熔法等方法制備，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(zhì)包括碳材、或金屬材料如金、銀、銅及其合金等。
步驟2將多個(gè)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(zhì)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，可直接將上述制得的多個(gè)納米粒子與聚乙烯醇水溶液混合，并進(jìn)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(jié)構(gòu)可將納米粒子進(jìn)行穩(wěn)定，避免納米粒子發(fā)生凝聚，是一良好的熱管工作流體。
第二實(shí)施例是利用激光消熔法制備熱管工作流體。其制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(shè)置于該高分子溶液中，該靶的材質(zhì)包括碳材、金屬材料；利用一激光裝置對(duì)該基材靶進(jìn)行轟擊，所得納米粒子分散于高分子溶液中而形成熱管工作流體。
如圖3所示，熱管工作流體的制備裝置1，該制備裝置1包括一容器10，一銅靶20及一激光裝置30，該銅靶20固定于容器10的底部，其材料包括碳材、金屬或合金等，激光裝置30設(shè)置于距銅靶20一定距離處。該容器10內(nèi)裝有一高分子保護(hù)溶液，其體積最好以埋沒(méi)銅靶20為好。
預(yù)設(shè)高分子保護(hù)溶液為聚乙烯醇水溶液，利用激光裝置30連續(xù)轟擊銅靶20，生成的納米銅粒子便分散于聚乙烯醇保護(hù)溶液中，利用超聲波震蕩或以其它方式進(jìn)行攪拌，使納米銅粒子均勻分散于聚乙烯醇保護(hù)溶液中，且聚乙烯醇的高分子立體結(jié)構(gòu)可將納米銅粒子進(jìn)行阻隔，使其保持穩(wěn)定狀態(tài)而不會(huì)發(fā)生凝聚。該納米銅粒子與聚乙烯醇的均勻、穩(wěn)定的混合物體系便為一優(yōu)良的熱管工作流體。
第三實(shí)施例是在第二實(shí)施例基礎(chǔ)上連續(xù)制備熱管工作流體的方法。如圖4所示，該連續(xù)制備裝置100包括一容器110，一銅靶120，一激光裝置130及一超聲波裝置140。容器110傾斜設(shè)置于一基體200上，其與基體200成一夾角θ，且0°＜θ＜60°。容器110具有一進(jìn)液口111及一出液口112，該進(jìn)液口111與一進(jìn)液管113相連，該進(jìn)液管113上設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥(圖未標(biāo)示)，出液口112與一出液管114相連，該出液管114上設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥(圖未標(biāo)示)。該銅靶120固定于容器110的底部，其材料包括碳材、金屬或合金等，激光裝置130設(shè)置于距銅靶120一定距離處。超聲波裝置140設(shè)置于容器110底部。
制備熱管工作流體時(shí)，打開(kāi)進(jìn)液管113上的開(kāi)關(guān)閥，將聚乙烯醇水溶液從進(jìn)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于進(jìn)液口111，同時(shí)，其體積最好將銅靶120完全埋沒(méi)；打開(kāi)激光裝置130，利用激光轟擊銅靶120，所產(chǎn)生的納米銅粒子于超聲波作用下，均勻分散于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(dá)一定比例時(shí)，打開(kāi)出液管114上的開(kāi)關(guān)閥，收集熱管工作流體。控制聚乙烯醇水溶液的流速、激光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(xù)制備熱管工作流體。
本實(shí)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(wěn)定性。本實(shí)施方式的熱管工作流體的制備方法，是將多個(gè)納米粒子與一高分子保護(hù)液混合均勻，高分子之間的立體阻隔可穩(wěn)定納米粒子，無(wú)需使用表面活性劑或其它穩(wěn)定劑具，避免于熱管中形成氣泡或產(chǎn)生其它影響，提高熱管的熱傳效率。
權(quán)利要求
1.一種熱管工作流體，其包括一種保護(hù)液體及分散于其中的多個(gè)納米粒子，其特征在于，該保護(hù)液體為一高分子溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管工作流體，其特征在于，所述高分子溶液的溶質(zhì)包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮。
3.如權(quán)利要求1所述的熱管工作流體，其特征在于，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(quán)利要求1所述的熱管工作流體，其特征在于，所述納米粒子材料包括碳材、金屬材料。
5.如權(quán)利要求1所述的熱管工作流體，其特征在于，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(quán)利要求4所述的熱管工作流體，其特征在于，所述金屬材料包括金、銀、銅或其合金。
7.一種制備熱管工作流體的方法，其包括以下步驟提供多個(gè)納米粒子；將多個(gè)納米粒子分散于一高分子溶液中從而形成熱管工作流體。
8.如權(quán)利要求7所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，所述高分子溶液的溶質(zhì)包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮。
9.如權(quán)利要求7所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，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(quán)利要求7所述的制備熱管工作流體的方法，其特征在于，所述納米粒子材料包括碳材、金屬材料。
11.如權(quán)利要求10所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，所述金屬材料包括金、銀、銅或其合金。
12.如權(quán)利要求7所述的制備熱管工作流體的方法，其特征在于，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(quán)利要求7所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，所述納米粒子的制備方法包括化學(xué)氣相沉積法、電弧放電法、激光消熔法。
14.如權(quán)利要求7所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，所述制備方法還包括對(duì)納米粒子與高分子溶液的混合物進(jìn)行攪拌。
15.一種制備熱管工作流體的方法，其包括以下步驟提供一容器，其內(nèi)裝有一高分子溶液；將一靶設(shè)置于該高分子溶液中；利用一雷射轟擊該靶，所得納米粒子分散于高分子溶液中而形成熱管工作流體。
16.如權(quán)利要求15所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，所述高分子溶液的溶質(zhì)包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮。
17.如權(quán)利要求15所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，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(quán)利要求15所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，所述靶的材料包括碳材、金屬材料。
19.如權(quán)利要求15所述制備熱管工作流體的方法，其特征在于，所述制備方法還包括對(duì)容器中的混合物進(jìn)行攪拌。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱管工作流體，其包括一種保護(hù)液體及分散于其中的多個(gè)納米粒子，該保護(hù)液體為一高分子溶液。另，提供一種熱管工作流體的制備方法，其包括以下步驟提供多個(gè)納米粒子；將多個(gè)納米粒子分散于一高分子溶液從而形成熱管工作流體。本技術(shù)方案熱管工作流體的制備方法，是將多個(gè)納米粒子與一高分子保護(hù)液混合均勻，高分子之間的立體阻隔可穩(wěn)定納米粒子，無(wú)需使用表面活性劑或其它穩(wěn)定劑，避免于熱管中形成氣泡或產(chǎn)生其它影響，提高熱管的熱傳效率。
文檔編號(hào)F28D15/02GK1877239SQ20051003522
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者董才士 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司