一种散热用纳米流体、制备方法及其应用与流程

本发明属于电子设备冷却技术领域，具体涉及一种散热用纳米流体，以及其制备方法，和用于光谱仪外壳散热。

背景技术：

光谱仪是一种复杂的成像设备，集成了高速红外成像组件、迈克尔逊干涉仪等多种精密电子设备及复杂的光学系统，导致其内部发热量大，影响仪器正常工作。光谱仪的散热需要尽可能少的占用内部空间，同时使热源降温均匀。

在外壳加装降温模块是目前针对光谱仪效费比较高的散热方式，传统的散热措施如电风扇，热电模块等效费比较低，难以应对光谱仪长时间开机操作的散热需求，加快了光谱仪内部光学件、电子元器件的老化。

而目前新型降温材料的研究开发进展缓慢，亟需一种散热效率高，经济廉价的降温方式。

纳米流体作为一种新型高效换热工质展现出良好的换热性能。

优质纳米流体应同时满足如下条件：高热导率，低黏性，良好的稳定性和兼容性，且经济廉价。

将装填优质纳米流体的散热模块用于光谱仪的散热可以填补现有散热方式的缺点。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种用于光谱仪外壳散热技术的cu/h2o纳米流体，此纳米流体沸点较高，平均传热系数和导热系数也较高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种散热用纳米流体，它是由重量百分比为0.15—0.3%的纳米颗粒、99.6—99.8%的基础液体和0.05—0.1%的分散剂经超声振动均匀混合而成；所述的纳米颗粒为粒径小于100nm的铜；所述的基础液体由重量百分比为85%的蒸馏水和重量百分比为15%的甲苯充分混合而成；所述的分散剂为十二烷基硫酸钠。

所述的一种散热用纳米流体，其分散剂与纳米颗粒的重量比≤2。

本发明的目的之二是提供一种cu/h2o纳米流体的制备方法：先由重量百分比为85%的蒸馏水和15%的甲苯充分混合制得基础液，将重量百分比0.15—0.3%的粒径小于100nm的铜粒加入99.6—99.8%的基础液体中，再加入0.05—0.1%的十二烷基硫酸钠，保证分散剂的重量与纳米颗粒的重量比≤2，经过1.5—2小时的超声振动后形成均匀、稳定的纳米流体。

本发明的目的之三是提供一种cu/h2o纳米流体用于光谱仪的外壳散热。

本发明的有益效果是：

1，本发明纳米流体在常压下的沸点高达130.5—133.2℃，可满足光谱仪长时间开机散热需要，有利于延长光谱仪内部光学件、电子元器件的使用寿命。

2，本发明纳米流体传热效率高：平均传热系数比基础液体提高19.6—65.8%，导热系数比基础液体提高6.5—15.3%。

3，本发明纳米流体中的纳米颗粒粒径小，含量少，颗粒间的碰撞频率低，有助于减小纳米流体沉降速率，提高纳米流体分散稳定性，可稳定维持20-30天。

4，本发明中的纳米颗粒、基础液体和分散剂的原料容易获得、价格低廉，制作程序简单且低成本，性价比优异，具有良好的应用前景和工业化生产潜力。

5，添加有甲苯的基础溶液具有良好的防腐蚀性质。

6，与光谱仪散热装置配合使用时，沉降速率小，稳定性好，效费比高，能够满足光谱仪长时间开机的散热要求。

附图说明

图1为本发明纳米流体的沸点；

图2为本发明纳米流体在不同温度下的导热系数；

图3为本纳米流体在用于光谱仪散热装置中的平均传热系数；

图4为本纳米流体在用于光谱仪散热装置中工作时装置的进出口压强差。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1至图3所示，本发明公开了一种散热用纳米流体，它是由重量百分比为0.15—0.3%的纳米颗粒、99.6—99.8%的基础液体和0.05—0.1%的分散剂经超声振动均匀混合而成；所述的纳米颗粒为粒径小于100nm的铜；所述的基础液体由重量百分比为85%的蒸馏水和重量百分比为15%的甲苯充分混合而成；所述的分散剂为十二烷基硫酸钠。其中分散剂与纳米颗粒的重量比≤2。

本发明还公开了上述纳米流体的制备方法，先由重量百分比为85%的蒸馏水和15%的甲苯充分混合制得基础液，将重量百分比0.15—0.3%的粒径小于100nm的铜粒加入99.6—99.8%的基础液体中，再加入0.05—0.1%的十二烷基硫酸钠，保证分散剂的重量与纳米颗粒的重量比≤2，经过1.5—2小时的超声振动后形成均匀、稳定的cu/h2o纳米流体。

本发明还公开了上述纳米流体的应用，用于光谱仪的外壳散热，纳米流体由流进散热装置的速度大于1m/s且小于5m/s。

实施例1：在常压下，测量了重量百分比0.15—0.3%的铜纳米流体沸点。如图1所示，其沸点温度可达130.5—133.2℃。

实施例2：测量了重量百分比0.15—0.3%的铜纳米流体在不同温度下的导热系数。如图2所示，在130℃时铜纳米流体导热系数最高，重量百分比为0.3%的纳米流体的导热系数比重量百分比0%的基础液体提高了14.3%。

实施例3：当流量为0.9m³/min时，测量了重量百分比0.15—0.3%的铜纳米流体在用于光谱仪的纳米流体散热装置中的平均传热系数，如图3所示，对于不同重量百分比的铜纳米流体，其平均传热系数均高于重量百分比0%的基础液体。纳米流体的平均传热系数随纳米颗粒的重量百分比增加而增加。重量百分比为0.3%的纳米流体的平均传热系数比重量百分比0%的基础液体提高了56.7%。

实施例4：在常压下，测量了重量百分比0.15—0.3%的铜纳米流体在光谱仪散热装置中的进出口压强差，如图4所示，当流量为0.9m³/min时，重量百分比为0.3%的纳米流体的进出口压强差比重量百分比为0.25%和0.2%的纳米流体增加了8%和16%，同时平均传热系数提高了21%和31%。光谱仪散热装置中的进出口压强差能够反映纳米流体所受阻力的强弱。测量结果说明适当提高铜纳米颗粒的重量百分比可在流体阻力增幅较小的情况下大幅改善铜纳米流体的散热能力。

当此纳米流体和用于光谱仪的纳米流体散热装置配合使用时，沉降速率小，稳定性好，效费比高，能够满足光谱仪长时间开机的散热要求

实验结果表明，上述用于光谱仪外壳散热技术的铜纳米流体可以大幅度提高传热介质的导热系数和在用于光谱仪的纳米流体散热装置中的平均传热系数。

实例中列举的用于光谱仪外壳散热技术的铜纳米流体，在其流动时通过热传导将光谱仪表面产生的热量带走，使光谱仪外壳表面温度迅速降低。满足光谱仪长时间开机的工况要求，提高了光谱仪内部光学件、电子元器件的使用寿命。

以上实例仅为清楚演示本发明而举例，并非对本发明具体实施方案加以限定。设计及应用方可以在上述说明基础上做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的设计经审和原则之内所引申出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。