[發(fā)明專利]一種低溫液態(tài)金屬相變儲(chǔ)能微膠囊的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210650625.7
• 申請(qǐng)日: 2022-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114887558A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳家樂(lè);段云彪;祝晨;王軒禹;胡夢(mèng)霖;胡勁;韋文皓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J13/14
• 分類號(hào): B01J13/14;B01J13/02;C09K5/06
• 代理公司: 天津煜博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發(fā)明涉及一種低溫液態(tài)金屬相變儲(chǔ)能微膠囊的方法，屬于相變儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將液態(tài)金屬加入溶劑中，超聲處理60～120min得到懸浮液；其中溶劑中含有表面活性劑；將有機(jī)絡(luò)合單體加入到懸浮液中，在溫度為15～25℃下攪拌自組裝反應(yīng)18～24h，離心分離，采用去離子水或乙醇洗滌后離心分離固液，固體經(jīng)真空干燥得到以液態(tài)金屬顆粒為核，聚合物為殼的聚合物?液態(tài)金屬核殼顆粒；在氮?dú)夥諊拢酆衔?液態(tài)金屬核殼顆粒勻速升溫至溫度為600～800℃并保溫處理6～8h使聚合物殼體炭化得到炭?液態(tài)金屬核殼相變儲(chǔ)能微膠囊。本發(fā)明利用有機(jī)絡(luò)合單體在液態(tài)金屬顆粒表面自聚合組裝，形成聚合物外殼，后將該殼層進(jìn)行炭化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)液態(tài)金屬顆粒的封裝目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫液態(tài)金屬相變儲(chǔ)能微膠囊的方法，屬于相變儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電子芯片向小型化、高集成度發(fā)展，導(dǎo)致其發(fā)熱量和熱流密度越來(lái)越大，熱障問(wèn)題日益嚴(yán)峻。尤其是那些具有間歇性或周期性特點(diǎn)的短時(shí)高發(fā)熱大功率電子器件。研究表明，電子芯片溫度每升高1℃，其可靠性下降5％，有55％的電子器件是由于缺乏有效的溫控措施而導(dǎo)致失效。因此，迫切需要尋找高效的散熱措施以提高電子器件運(yùn)行的可靠性。

相變儲(chǔ)能式熱管理技術(shù)是指在一定的溫度范圍內(nèi)，利用材料在熔化時(shí)自身的相態(tài)變化，向環(huán)境自動(dòng)吸收或釋放潛熱，從而起到能量緩沖作用。金屬作為相變儲(chǔ)能材料具有儲(chǔ)能密度大、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱循環(huán)穩(wěn)定性好、相變時(shí)過(guò)冷度小等優(yōu)點(diǎn)。然而其在相變過(guò)程中存在的液固相分離問(wèn)題，容易導(dǎo)致液相泄露，進(jìn)而破壞及腐蝕電子器件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有金屬相變儲(chǔ)能材料在相變過(guò)程中存在的液固相分離、液相易泄露以及對(duì)封裝器件密封性要求極高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種低溫液態(tài)金屬相變儲(chǔ)能微膠囊的方法，即利用有機(jī)絡(luò)合單體在液態(tài)金屬顆粒表面自聚合組裝，形成聚合物外殼，后將該殼層進(jìn)行炭化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)液態(tài)金屬顆粒的封裝目的；有效解決了金屬相變材料在相變過(guò)程中出現(xiàn)的固液相分離、液相泄露對(duì)電子器件的破壞及腐蝕問(wèn)題。

一種低溫液態(tài)金屬相變儲(chǔ)能微膠囊的方法，具體步驟如下：

(1)將液態(tài)金屬加入溶劑中，超聲處理60～120min得到懸浮液；其中溶劑中含有表面活性劑；

(2)將有機(jī)絡(luò)合單體加入到懸浮液中，在溫度為15～25℃下攪拌反應(yīng)18～24h，離心分離，采用去離子水或乙醇洗滌后離心分離固液，固體經(jīng)真空干燥得到以液態(tài)金屬顆粒為核，聚合物為殼的聚合物-液態(tài)金屬核殼顆粒；

(3)在氮?dú)夥諊拢酆衔?液態(tài)金屬核殼顆粒勻速升溫至溫度為600～800℃并保溫處理6～8h使聚合物殼體炭化得到炭-液態(tài)金屬核殼相變儲(chǔ)能微膠囊。

所述步驟(1)液態(tài)金屬為Ga或Ga-A合金，A為In、Sn、Bi、Zn、Al、Hg的一種或多種。

所述步驟(1)中溶劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜，表面活性劑為聚乙烯基吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、殼聚糖、葡萄糖的一種或多種。

所述步驟(1)中懸浮液中液態(tài)金屬的濃度為10-20mg/mL，表面活性劑濃度為0.05～0.1wt％。

所述步驟(2)有機(jī)絡(luò)合單體為含有兒茶酚基、硫醇基、酰胺基、羧基等官能團(tuán)的單體中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述有機(jī)絡(luò)合單體為鹽酸多巴胺、3-巰基丙酸乙酯、1-十二烷基硫醇、3-巰基-N-甲基-丙酰胺或海藻酸鹽。

所述步驟(2)有機(jī)絡(luò)合單體的加入量為步驟(1)液態(tài)金屬質(zhì)量的0.2～1倍。

所述步驟(2)攪拌速度為500-1000r/min，真空干燥溫度為40～55℃，離心分離速率為3000～5000r/min。