[發明專利]一種常溫超傳熱工質及其制備方法

在審

• 申請號: 201710678009.1
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107619658A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 王偉;周天;王毅;史忠山
• 申請（專利權）人: 廣東合一新材料研究院有限公司
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司44104
• 代理人: 侯莉

技術領域

本發明涉及一種傳熱工質，具體涉及一種常溫超傳熱工質，另外，還涉及該常溫超傳熱工質的制備方法。

背景技術

在熱管理技術領域，尤其是散熱技術領域，高效傳熱元件可以將集中式熱源發熱快速傳導到散熱擴展面上，從而使熱擴展面均溫性提升，提高散熱器整體換熱效率，同時采用高效傳熱元件代替金屬導熱，可有效減小散熱器整體重量。

當前，優異的高效傳熱元件當屬熱管無疑，利用相變傳熱技術原理開發的熱管，其當量導熱系數高達10³～10⁵W/(mK)量級，而最好的金屬的當量導熱系數也只有10²W/(mK)量級，因此基于該優勢，熱管技術得到了迅速普及。雖然，目前熱管在傳熱領域的應用獲得了很好的效果，但是，散熱領域對散熱器性能的需求仍在不斷提高，因此，熱管性能的不斷提高是科技研發人員持續的追求。

熱管性能的優劣主要取決于熱管結構、工質特性和制作工藝這三個方面。目前在熱管結構和制作工藝兩方面來提高熱管性能的技術已經相對成熟，而采用改進工質特性的方法來提升熱管性能的技術還有很大的開拓空間。現在對超傳熱工質的研究主要集中在高溫大熱流超傳熱領域，而在民用領域，如電子散熱、工業設備熱管理領域，大多集中在超傳熱工質的常溫應用，但是，目前對于常溫超傳熱工質的研究還相對較少。

發明內容

本發明目的之一旨在提供一種常溫超傳熱工質，該常溫超傳熱工質可大幅降低熱管的啟動溫度，提高熱管的均溫性和傳熱極限。

本發明通過以下技術方案來實現上述發明目的：一種常溫超傳熱工質，由主傳熱基體工質、強化傳熱醇溶液和納米銅溶液組成；

主傳熱基體工質包括二氟一氯甲烷、異丁烷和乙醚；

強化傳熱醇溶液是由重鉻酸鉀晶體和氧化鈹晶體分別采用三氯化鈦溶液溶解再混合進行反應，所得的混合晶體與尿素溶于無水乙醇而形成的醇溶液；

納米銅溶液是由醋酸銅與硼氫化鉀以十二烷基苯磺酸鈉作為分散劑，在多元醇中制備而成。

本發明常溫超傳熱工質的超傳熱機理是：常溫超傳熱工質中的納米銅顆粒會提升工質的導熱系數，降低由金屬向工質傳熱的熱阻，從而減小傳熱溫差；同時常溫超傳熱工質的中無機鹽，在受熱情況下，處于激發態，運動速度高于液體分子，從而會促進主體工質進行相變，大大降低工質相變的難度，降低工質相變溫度，提升其相變效率，進而整體提升超傳熱工質的傳熱速度。

本發明常溫超傳熱工質是復合常溫超傳熱工質，相對于單一常溫熱管工質而言，其汽化潛熱是二氟一氯甲烷汽化潛熱2倍以上；啟動溫差小，在其工作溫度范圍內，熱源與傳熱裝置溫差高于5℃，傳熱裝置即可啟動，可大幅降低熱管的啟動溫度；采用本發明常溫超傳熱工質制成的相同結構熱管，其當量導熱系數是普通工質當量導熱系數的1.5～3倍，提高了熱管的均溫性和傳熱極限。本常溫超傳熱工質適用于常溫工況下的各種熱管理領域傳熱裝置。

本發明所述主傳熱基體工質、強化傳熱醇溶液和納米銅溶液的體積比是88～ 92∶3.5～4.5∶5～7。

本發明所述主傳熱基體工質中二氟一氯甲烷、異丁烷和乙醚的體積比為38～ 41∶52～56∶4.5～6。

本發明所述多元醇可以是乙二醇、己二醇、一丙二醇、丁二醇、一縮二丙醇、新戊二醇或季戊四醇等。

本發明目的之二旨在提供上述常溫超傳熱工質的制備方法。具體通過以下技術方案來實現：

(1)制備主傳熱基體工質：在恒溫恒壓密閉容器內混合二氟一氯甲烷、異丁烷和乙醚，制得主傳熱基體工質；目的是提高三種物質分子表面活性，促進三種工質均勻混合，析出雜質氣體，提純混合工質，經保溫保壓處理的混合工質，導出到真空存儲容器內存儲備用。

(2)制備強化傳熱醇溶液：首先分別將重鉻酸鉀晶體加入三氯化鈦飽和溶液溶解完全，將氧化鈹加入三氯化鈦飽和溶液溶解完全，然后再將二者混合，并攪拌均勻，靜置分層，離心分離獲得混合晶體(主要成分為鉻酸鈹、鉻酸鈦、氯化鉀和氯化鈦等)，再低溫烘干混合晶體，取烘干后的混合晶體加入無水乙醇稀釋，然后加入尿素，攪拌均勻，待混合晶體全部溶解，制得強化傳熱醇溶液；

(3)制備納米銅溶液：首先將醋酸銅溶于多元醇溶液中，攪拌溶解均勻形成醋酸銅多元醇溶液，再將十二烷基苯磺酸鈉溶解于醋酸銅多元醇溶液中；然后將次磷酸鈉溶于多元醇中，攪拌溶解均勻形成次磷酸鈉多元醇溶液，之后將次磷酸鈉多元醇溶液加入醋酸銅多元醇溶液中，緩慢攪拌反應之后，在惰性保護氣中保溫，制得納米銅溶液；