用于微通道冷却器的纳米流体冷却液、其制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种用于微通道冷却器的纳米流体冷却液及其制备方法。该由水和经过化学处理的均匀悬浮于水中纳米碳管构成，其中纳米碳管的重量分数是从２％到１０％。其制备方法是：将１～４ｇ纳米碳管加入到装有６５～９０ｍｌ浓硝酸的烧杯里，超声振荡，使之充分浸泡；移入到烧瓶里，置入油浴加热直至浓硝酸沸腾，同时冷凝回流；加入去离子水，超声振荡、清洗数次，直到纳米碳管表面的ｐＨ值呈中性；将过滤的纳米碳管放入烘箱中干燥；将纳米碳管均匀悬浮于水中，其中纳米碳管的重量分数是从２％到１０％，可得用于微通道冷却器的纳米流体冷却液。本发明专利技术的纳米流体冷却液不仅能显著提高微通道冷却器的散热性能，同时并未引起微通道进出口压力降的增大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于微通道冷却器的纳米流体冷却液、其制备方法及用途，属于 微通道散热

技术介绍
高密度集成电路(IC)技术的发展，在提高IC功能的同时，也带来了大功率。目前 高密度IC的功率已达到30w/cm2。因此，研究高功率IC的散热变得十分重要。微通道冷却器是用于微电子系统的一项新兴的高效散热技术。采用该技术，微通 道直接制作在芯片背面，电路产生的热量由微通道中流过的冷却介质带走。因此微通道的 冷却介质对微通道冷却器的散热非常重要。本专利技术就是针对目前用于微通道冷却器的冷却介质散热性能不高，不能满足高密 度集成电路对散热的要求而专利技术的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于微通道冷却器并能提高其散热性能的冷却液。本专利技术的另一目的是提供一种用于微通道冷却器的纳米流体冷却液的制备方法。本专利技术的又一目的是提供一种纳米流体冷却液在微通道冷却器上的用途。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种用于微通道冷却器的纳米流体冷却液，由水和经过化学处理的均勻悬浮于水 中纳米碳管构成，其中纳米碳管的重量分数是从2%到10%。一般说来，未经处理的纳米碳管往往团聚成絮团状，纳米碳管相互缠连在一起。如 果不经处理，纳米碳管在水中就不能很好的分散，更不能得到稳定的悬浮液。一种用于微通道冷却器的纳米流体冷却液的制备方法，为了得到稳定的纳米碳管 悬浮液，经过反复试验，本专利技术采用以下四个工艺步骤对纳米碳管进行化学处理，并最终获 得了能在水中均勻悬浮且能形成稳定悬浮液的纳米碳管。1.将1 4g纳米碳管样品加入到装有65 90ml浓硝酸(硝酸质量百分浓度为 65% )的烧杯里，加盖密封，用超声搅拌机超声振荡3 5个小时，使之充分浸泡，并产生一 些化学反应以溶解纳米碳管中可能伴随的杂质。2.将烧杯中的纳米碳管和硝酸移入到烧瓶里，置入120 150°C油浴，加热直至浓 硝酸沸腾，在烧瓶上同时设置冷凝回流装置，通上冷却水，同时冷凝回流，加热时间控制为 3 5小时。冷凝回流可以使硝酸通过冷凝管返回回收参加反应以缩短工艺时间。在加热 过程中，浓硝酸分解出的氮氧化物在冷凝管中上升。上升的过程中，温度渐渐降低，氮氧化 物会和空气中的氧气及水反应生成硝酸回流。同时，冷凝回流可以减少排放于环境的污染 物。此外，在这一工艺过程中，油浴温度是一个很重要的工艺参数，我们试验确定油浴温度 取120 150°C。油浴加热可以提高浓硝酸的氧化性能，促进纳米碳管表面的氧化。整个过 程在通风橱中进行。3.取出烧瓶中的纳米碳管和硝酸，放入另一烧杯中，加入去离子水，超声振荡 25 40分钟，进行清洗。然后用滤纸将纳米碳管滤出。重复振荡清洗和过滤的过程，直到 纳米碳管表面的PH值呈中性。4.将过滤得到的纳米碳管(CNT)放入烘箱中，120°C干燥10 14小时，即获得化 学处理后的纳米碳管样品。5.将化学处理过的纳米碳管均勻悬浮于水中，其中纳米碳管的重量分数是从2% 到10%，可制得用于微通道冷却器的纳米流体冷却液。所述的纳米流体冷却液用于微通道冷却器的散热。本专利技术优点在于采用了化学处理的方法使得纳米碳管能均勻悬浮于水中，从而制 备成能用微通道冷却系统的冷却液。为了测试所制备纳米流体的散热性能，基于一个硅散 热片的微通道冷却器，我们对该微通道冷却器的散热进行了测试，并与用水作冷却液的情 况进行了比较。测试结果证明这种纳米流体冷却液能显著提高微通道冷却器的散热性能， 同时不会引起微通道进出口压力降的增大。附图说明图1本专利技术制备纳米流体冷却液所用的纳米碳管的SEM照片。图2本专利技术制备获得的纳米流体在放置一个小时后的照片。图3是用来测试纳米流体散热性能的硅微通道散热片的SEM图像。实施例1本实施例中，采用上述化学处理方法对纳米碳管进行处理，具体步骤如下1.首先，将2g纳米碳管样品加入到装有80ml浓硝酸(硝酸质量百分浓度为65% ) 的烧杯里，加盖密封，用超声搅拌机超声振荡4个小时，使之充分浸泡，并产生一些化学反 应以溶解纳米碳管中可能伴随的杂质。2.然后，将烧杯中的纳米碳管和硝酸移入到烧瓶里，置入140°C油浴，加热直至浓 硝酸沸腾，在烧瓶上同时设置冷凝回流装置，通上冷却水，同时冷凝回流，加热时间控制为4 小时。冷凝回流可以使硝酸通过冷凝管返回回收参加反应以缩短工艺时间。在加热过程中， 浓硝酸分解出的氮氧化物在冷凝管中上升。上升的过程中，温度渐渐降低，氮氧化物会和空 气中的氧气及水反应生成硝酸回流。同时，冷凝回流可以减少排放于环境的污染物。此外， 在这一工艺过程中，油浴温度是一个很重要的工艺参数，我们试验确定油浴温度取140°C。 油浴加热可以提高浓硝酸的氧化性能，促进纳米碳管表面的氧化。整个过程在通风橱中进 行。3.取出烧瓶中的纳米碳管和硝酸，放入另一烧杯中，加入去离子水，超声振荡30 分钟，进行清洗。然后用滤纸将纳米碳管滤出。重复振荡清洗和过滤的过程，直到纳米碳管 表面的PH值呈中性。4.最后，将过滤得到的CNT放入烘箱中，120°C干燥11小时，即获得化学处理后的纳米碳管样品。将一定量化学处理过的纳米碳管均勻悬浮于水中，制备成纳米碳管重量分数为 2%的纳米流体冷却液。通过使用自行搭建的闭环微通道冷却测试系统对室温下纳米碳管 冷却液的散热情况进行测试可知，2%重量分数的纳米流体冷却液与纯水冷却液相比，其微通道散热系统的散热效率提高了 6. 6%。实施例2本实施例中采用实施例1中的方法对纳米碳管进行处理，然后将一定量的处理过 的纳米碳管悬浮于水中，制备成纳米碳管重量分数为6%的纳米流体冷却液。通过使用自 行搭建的闭环微通道冷却测试系统对室温下纳米碳管冷却液的散热情况进行测试可知， 6%重量分数的纳米流体冷却液与纯水冷却液相比，其微通道散热系统的散热效率提高了 12. 4%。权利要求一种用于微通道冷却器的纳米流体冷却液，由水和经过化学处理的均匀悬浮于水中纳米碳管构成，其中纳米碳管的重量分数是从2％到10％。2.一种如权利要求1所述的用于微通道冷却器的纳米流体冷却液的制备方法，其特征 在于该方法具有以下的工艺过程和步骤(1)将1 4g纳米碳管样品加入到装有65 90ml浓硝酸(硝酸质量百分浓度为65%) 的烧杯里，加盖密封，用超声搅拌机超声振荡3 5小时，使之充分浸泡；(2)将烧杯中的纳米碳管和硝酸移入到烧瓶里，置入120 150°C油浴，加热直至浓 硝酸沸腾，在烧瓶上同时设置冷凝回流装置，通上冷却水，同时冷凝回流，加热时间控制为 3 5小时；(3)取出烧瓶中的纳米碳管和硝酸，放入另一烧杯中，加入去离子水，超声振荡25 40 分钟，进行清洗；然后用滤纸将纳米碳管滤出，重复振荡清洗和过滤的过程，直到纳米碳管 表面的PH值呈中性；(4)将过滤得到的纳米碳管放入烘箱中，120°C干燥10 14小时，即获得化学处理后的 纳米碳管样品；(5)将化学处理过的纳米碳管均勻悬浮于水中，其中纳米碳管的重量分数是从2%到 10%,可制得用于微通道冷却器的纳米流体冷却液。3.如权利要求书1所述的纳米流体冷却液用于微通道冷却器的散热。全文摘要本专利技术公开了一种用于微通道冷却器的纳米流体冷却液及其制备方法。该由水和经过化学处理的均匀悬浮于水中纳米碳管构成，其中纳米碳管的重量分数是从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微通道冷却器的纳米流体冷却液，由水和经过化学处理的均匀悬浮于水中纳米碳管构成，其中纳米碳管的重量分数是从２％到１０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘建影，张燕，王小静，范逸，
申请(专利权)人：上海上大瑞沪微系统集成技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]