【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热交换，尤其涉及一种基于聚合膨润土的纳米复合材料及纳米流体。
技术介绍
1、随着人工智能及芯片行业的蓬勃发展，越来越多的半导体及相关电子器件不断朝着更高的功率密度和更高的集成度方向发展。但高功率密度和高集成度带来了半导体器件工作过程中发热量的上升，在高发热量下半导体器件可能因为工作温度过高从而失效。因此如何将半导体器件的发热量从有限空间内导出并耗散，进而维持半导体器件工作温度在安全范围内，成为了半导体器件应用上的一个严峻的问题。
2、为解决电子器件的散热问题、提高其运行性能，热管散热技术由于具有优良的导热性与均温性且无需消耗泵功而在电子设备散热领域得到了广泛的应用。在热管散热技术中，影响其散热效果的因素有很多，如热管结构设计、工作温度差、工作介质、外部散热条件、工作状态和负载、安装方式等，其中热管内工作介质，即导热流体的导热率对热管散热效果有着直接影响。
3、纳米流体是将金属或非金属的纳米复合材料添加到传统流体，如水、甲醇、乙醇和油等中从而制得稳定、均匀的混合溶液。由于固体纳米复合材料的加入，传统流体的导热率得到了很大的提升。因此，近些年来纳米流体被广泛的应用于航天、换热器、及生物医学等领域。究其原因，主要是纳米复合材料具有微尺度效应，将其加入液体后，纳米复合材料在液体分子间不断的进行无规则的布朗运动，这种无规则的运动降低了液体工质的传热热阻，强化了传热能力。纳米流体的种类较为丰富，如将不同类型的氧化物通过添加到纯工质中可以得到不同种类的纳米流体，常用的有铜、铁、铝、锌等金属的氧化物和一些非
4、“膨润土”源自于美国怀俄明州黏土产地的地名，同时也叫做“斑脱岩”或者“膨土岩”，具有优良的亲水性、塑性、膨胀性、黏结性，可与适量的水结合成胶体，在水中能释放出带电离子，这种离子间的电斥性，使它起到分散剂的作用。且膨润土的价格便宜，来源广，易得的，若能够将其应用于流体传热，将能够有效降低导热流体的成本。
5、因此，开展基于聚合膨润土的纳米复合材料及纳米流体，具有重要的理论和实际意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种基于聚合膨润土的纳米复合材料及纳米流体，以提高热管内导热流体的导热率，降低热阻，提升热管的散热能力，同时，降低导热流体的成本，进而降低热管装置的成本和半导体器件的散热成本。
2、有鉴于此，本专利技术提供一种基于聚合膨润土的纳米复合材料，其原料包括丙烯酸、引发剂和钠基膨润土；利用所述丙烯酸制备得到的丙烯酸钠和引发剂反应形成的聚合物链插入所述钠基膨润土的层间。
3、进一步的，在所述基于聚合膨润土的纳米复合材料中，所述聚合物链插入钠基膨润土颗粒的层间，使得钠基膨润土颗粒中层状硅酸盐片之间的间距为1.27nm～1.962nm，大于钠基膨润土的本身间距1.02～1.27nm。
4、进一步的，所述钠基膨润土的成份包括：70～80％sio2、10～15％al2o3和3～5％fe2o3。
5、进一步的，所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的制备过程包括步骤：
6、s1，将丙烯酸单体溶于水中，配制成一定浓度的丙烯酸溶液；之后将丙烯酸溶液与氢氧化钠溶液混合、进行中和反应后，得丙烯酸钠溶液；
7、s2，将钠基膨润土与水混合并充分分散，得到钠基膨润土浆液，然后将步骤s1得到的丙烯酸钠溶液与钠基膨润土浆液混合均匀，加入引发剂并搅拌均匀；
8、s3，将步骤s2得到的混合溶液利用聚合设备共聚合后，烘干、研磨、制粉，并过筛，得到所述基于聚合膨润土的纳米复合材料。
9、进一步的，在所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的制备过程中，丙烯酸单体与钠基膨润土的质量比值为0.5～2，引发剂与丙烯酸单体的质量比值为0.1-10.0％。
10、进一步的，在所述步骤s1中，进行中和反应后，得到的丙烯酸钠溶液的ph范围为4～10。
11、一种基于聚合膨润土的纳米流体，所述纳米流体采用上述的基于聚合膨润土的纳米复合材料制备得到，所述纳米流体作为导热流体用于换热装置。
12、进一步的，所述纳米流体包括基于聚合膨润土的纳米复合材料和基液，其中，所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的含量为0.1～5wt.％。
13、进一步的，所述纳米流体包括基于聚合膨润土的纳米复合材料和基液，其中，所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的含量为0.5wt.％。
14、进一步的，所述基于聚合膨润土的纳米流体的制备过程如下：
15、1)制备基于聚合膨润土的纳米复合材料；
16、2)加入基液，配置成一定浓度的纳米复合材料悬浮液；
17、3)对纳米复合材料悬浮液进行磁力搅拌和/或超声振荡处理，使纳米复合材料均匀的分散在基液中，得到基于聚合膨润土的纳米流体。
18、本专利技术所述基于聚合膨润土的纳米复合材料及纳米流体的原料易得、成本低，且制备过程简单，制备得到的纳米复合材料及纳米流体的亲水性、膨胀性、稳定性、悬浮性、分散性、耐寒性优异，用作换热装置的导热流体时，具有热阻低、散热佳，稳定速度快的优点。
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1.一种基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，其原料包括丙烯酸、引发剂和钠基膨润土；利用所述丙烯酸制备得到的丙烯酸钠和引发剂反应形成的聚合物链插入所述钠基膨润土的层间。
2.根据权利要求1所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，在所述基于聚合膨润土的纳米复合材料中，所述聚合物链插入钠基膨润土颗粒的层间，使得钠基膨润土颗粒中层状硅酸盐片之间的间距为1.27nm～1.962nm，大于钠基膨润土的本身间距1.02～1.27nm。
3.根据权利要求1所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，所述钠基膨润土的成份包括：70～80％SiO2、10～15％Al2O3和3～5％Fe2O3。
4.根据权利要求1所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的制备过程包括步骤：
5.根据权利要求4所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，在所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的制备过程中，丙烯酸单体与钠基膨润土的质量比值为0.5～2，引发剂与丙烯酸单体的质量比值为0.1-10.0％。
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7.一种基于聚合膨润土的纳米流体，其特征在于，所述纳米流体采用上述权利要求1～6任一项所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料制备得到，所述纳米流体作为导热流体用于换热装置。
8.根据权利要求7所述的基于聚合膨润土的纳米流体，其特征在于，所述纳米流体包括基于聚合膨润土的纳米复合材料和基液，其中，所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的含量为0.1～5wt.％。
9.根据权利要求7所述的基于聚合膨润土的纳米流体，其特征在于，所述纳米流体包括基于聚合膨润土的纳米复合材料和基液，其中，所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的含量为0.5wt.％。
10.根据权利要求7所述的基于聚合膨润土的纳米流体，其特征在于，所述基于聚合膨润土的纳米流体的制备过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，其原料包括丙烯酸、引发剂和钠基膨润土；利用所述丙烯酸制备得到的丙烯酸钠和引发剂反应形成的聚合物链插入所述钠基膨润土的层间。
2.根据权利要求1所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，在所述基于聚合膨润土的纳米复合材料中，所述聚合物链插入钠基膨润土颗粒的层间，使得钠基膨润土颗粒中层状硅酸盐片之间的间距为1.27nm～1.962nm，大于钠基膨润土的本身间距1.02～1.27nm。
3.根据权利要求1所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，所述钠基膨润土的成份包括：70～80％sio2、10～15％al2o3和3～5％fe2o3。
4.根据权利要求1所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的制备过程包括步骤：
5.根据权利要求4所述的基于聚合膨润土的纳米复合材料，其特征在于，在所述基于聚合膨润土的纳米复合材料的制备过程中，丙烯酸单体与钠基膨润土的质量...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵成明，王锐利，王婷婷，王琰，聂集祥，王国栋，张银芳，李峰，史花霞，
申请(专利权)人：济源职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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