1.本技术涉及液冷技术领域，具体涉及一种浸没式单相液冷剂及其应用、液冷 方法和浸没式单相液冷系统。
背景技术：2.浸没式液冷是将发热元件直接浸没在冷却液中，依靠液体的流动循环带走发 热元件运行产生的热量。浸没式液冷是典型的直接接触型液冷。由于发热元件与 冷却液直接接触，散热效率更高，噪音更低。浸没式液冷分为两相液冷和单相液 冷，散热方式可以采用干冷器和冷却塔等形式。数据中心浸没式冷却通过直接将 it硬件浸没在液体中，帮助改进其散热设计。电子元件产生的热量直接高效地传 递到液体中，从而减少了对导热界面材料、散热器和风扇等主动冷却组件的需求。 这些改进提高了能源效率同时允许采用更高的封装密度。降低服务器冷却的能耗， 帮助打造一个更环保的数据中心，减少需要维修与更换的活动部件，因为液体的 高效传热特性，有可能提高硬件设计密度，通过有效地将温度维持在发热限值之 下，允许更高的处理器利用率电子设备保持清洁干燥，为维修提供便利，显著减 少服务器机房的噪音有助于保护it设备不受环境污染物(如灰尘和硫化物)的 侵害。
3.浸没式液冷在国际市场上已经有运行十年的历史，在数据中心的浸入式冷却 领域厂商中，3m公司的产品以两相冷却剂为主导(主打氟化物液体)。氟化液虽 然具有良好的冷却降温效果，该类液体具有一定毒性，而且工作时需沸腾，因此 噪音大，且散热效果不稳定，体积也相对较大。另外，氟化液的材料兼容性和相 容性较差，在长时间的使用过程中，计算机主机中的橡胶等材料会产生溶胀的现 象，甚至可能会导致硬件的损害。
技术实现要素：4.针对现有液冷技术中存在的上述问题，本技术实施例提供一种浸没式单相液 冷剂及其应用、液冷方法和浸没式单相液冷系统，该浸没式单相液冷剂既具有较 好的散热效果，又具有较好的材料兼容性和化学稳定性。
5.为达到上述目的，本技术主要提供如下技术方案：
6.本技术实施例提供了一种浸没式单相液冷剂，所述液冷剂的主要组分中含有 四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体中的一种、 两种、三种或四种。
7.优选地，所述液冷剂的组分中包含至少50％重量含量的四氟乙烯五聚体。
8.优选地，所述液冷剂的组分中包含50％-85％重量含量的四氟乙烯五聚体。
9.优选地，所述液冷剂的主要组分中含有四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、 四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体。
10.优选地，所述液冷剂的组分中，四氟乙烯五聚体在所有四氟乙烯齐聚物总量 中的
重量占比超过50％。
11.优选地，所述液冷剂的主要组分中含有以下重量份的组分：四氟乙烯四聚体 10-30份，四氟乙烯五聚体60-85份，四氟乙烯六聚体2-10份，四氟乙烯七聚 体2-10份。
12.本技术实施例还提供了上述液冷剂在浸没式单相液冷系统中的应用。
13.本技术实施例还提供了一种液冷方法，包括将待冷却的主体部分或全部浸没 上述浸没式单相液冷剂中，然后浸没式单相液冷剂与其他换热装置进行热交换。
14.优选地，所述待冷却的主体为电子器件。
15.本技术实施例还提供了一种含有上述浸没式单相液冷剂的浸没式单相液冷 系统。
16.本技术的实施方案可单独使用或彼此组合使用，并且不同的实施方案可组合 并形成本技术的一部分。
17.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
18.本技术实施例以四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体和四氟 乙烯七聚体中的一种或多种作为浸没式单相液冷剂的主要组分，一方面，这些化 合物组分的沸点高且具有较多支链，其化学稳定性好，其自身不会因为长时间的 使用而发生组分变化，也不会对电子器件中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，不对电 子设备造成短路危害，从而使液冷剂具有较好的电子设备材料兼容性；另一方面， 相比fc-40等氟化液，这些化合物组分具有更加优异的热传导性能，散热效果更 好。同时，该浸没式单相液冷剂无毒、不可燃、电绝缘性能优异，满足电子器件 浸没式液冷剂的基本指标要求。
附图说明
19.图1为本技术实施例的兼容性测试中电子器件样品1的实物图；
20.图2为本技术实施例中电子器件样品1的部件1-1在液冷剂中浸泡前后的实 物对比图，其中(a)为浸泡前，(b)为浸泡后；
21.图3为本技术实施例中电子器件样品1的部件1-2在液冷剂中浸泡前后的实 物对比图，其中(a)为浸泡前，(b)为浸泡后；
22.图4为本技术实施例中电子器件样品1的部件1-3在液冷剂中浸泡前后的实 物对比图，其中(a)为浸泡前，(b)为浸泡后；
23.图5为本技术实施例中电子器件样品1的部件1-4在液冷剂中浸泡前后的实 物对比图，其中(a)为浸泡前，(b)为浸泡后；
24.图6为本技术实施例的兼容性测试中电子器件样品2的实物图；
25.图7为本技术实施例中电子器件样品2的部件2-1在液冷剂中浸泡前后的实 物对比图，其中(a)为浸泡前，(b)为浸泡后；
26.图8为本技术实施例中电子器件样品2的部件2-2在液冷剂中浸泡前后的实 物对比图，其中(a)为浸泡前，(b)为浸泡后；
27.图9为本技术实施例中电子器件样品2的部件2-3在液冷剂中浸泡前后的实 物对比图，其中(a)为浸泡前，(b)为浸泡后；
28.图10为本技术实施例中电子器件样品2的部件2-4在液冷剂中浸泡前后的 实物对比图，其中(a)为浸泡前，(b)为浸泡后。
具体实施方式
29.为了便于本领域技术人员对本技术方案的理解，下面结合具体实施例对本申 请方案进行进一步阐述，应当理解，本技术实施例是对本技术方案的解释说明， 不作为对本技术保护范围的限定。
30.在本技术中，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其它变型旨在涵 盖非排它性的包括。例如，包括要素列表的组合物、过程、方法、制品或设备不 必仅限于那些要素，而是可包括未明确列出的或此类组合物、过程、方法、制品 或设备固有的其它要素。
31.本技术实施例通过提供一种新的浸没式单相液冷剂来解决电子器件液冷剂 的材料兼容性和化学稳定性问题。具体地，本技术实施例提供一种以四氟乙烯齐 聚物为主要组分的液冷剂，其既具有较好的散热效果，又具有较好的材料兼容性 和化学稳定性。本技术还提供了使用该液冷剂的液冷方法以及其在浸没式单相液 冷系统中的应用。
32.本技术实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
33.本技术实施例提供了一种浸没式单相液冷剂，该液冷剂的主要组分中含有四 氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体中的一种、 两种、三种或四种。
34.具体地，四氟乙烯四聚体为具有以下结构的顺反异构体的混合物：
[0035][0036]
四氟乙烯五聚体为具有以下结构的顺反异构体的混合物：
[0037][0038]
四氟乙烯六聚体具有以下结构：
[0039][0040]
四氟乙烯七聚体为具有以下结构的顺反异构体的混合物：
[0041][0042]
具体地，上述液冷剂的组分可全部为四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四 氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体中的一种、两种、三种或四种，也可以包含除了 四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体以外的其 它组分。
[0043]
具体地，液冷剂的主要组分中含有四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟 乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体中的一种、两种、三种或四种，优选四氟乙烯四聚 体、四氟乙烯五
聚体、四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体在液冷剂中的总重量占 比为至少50％。
[0044]
在本技术的一些优选实施例中，上述液冷剂的组分中包含至少50％重量含 量的四氟乙烯五聚体。具体地，上述液冷剂的组分中可包含至少50％重量含量、 至少55％重量含量、至少60％重量含量、至少70％重量含量、至少80％重量含 量或至少85％重量含量的四氟乙烯五聚体。
[0045]
在本技术的一些优选实施例中，上述液冷剂的组分中包含50％-85％重量含 量的四氟乙烯五聚体，液冷剂中剩余的15％-50％重量含量的组分可为四氟乙烯 四聚体、四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体中的一种、两种或三种，也可为其他 组分。
[0046]
在本技术的一些优选实施例中，上述液冷剂的主要组分中同时含有四氟乙烯 四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体。更优选地，上述 液冷剂的组分中，四氟乙烯五聚体在所有四氟乙烯齐聚物总量中的重量占比超过 50％，即液冷剂的主要组分中以四氟乙烯五聚体为主，四氟乙烯五聚体的含量超 过四氟乙烯四聚体、四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体的含量总和。更优选地， 上述液冷剂的主要组分含有以下重量份的组分：四氟乙烯四聚体10-30份，四氟 乙烯五聚体60-85份，四氟乙烯六聚体2-10份，四氟乙烯七聚体2-10份。
[0047]
本技术实施例提供的上述液冷剂还可包含以下一种或多种化合物：醚、烷烃、 全氟烯烃、烯烃、卤化烯烃、全氟烃、全氟化叔胺、全氟化醚、环烷烃、酯、全 氟化酮、酮、环氧乙烷、芳族化合物、硅氧烷、氢氯烃、氢氯氟烃、氢氟烃、氢 氟烯烃、氢氯烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟醚、或它们的混合物。通过向上述液冷剂 添加这些组分以改变或增强用于上述液冷剂的特性。
[0048]
从四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体的 结构式可以看出，这些化合物的支链较多，相比六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚 体、四氟乙烯二聚体、四氟乙烯三聚体等其它全氟烯烃低聚物以及常规的氟化液， 这些化合物更不易发生亲核反应而具有较好的化学稳定性，其自身不会因为长时 间的使用而发生组分变化，也不会对电子器件中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，不 对电子设备造成短路危害，具有较好的电子设备材料兼容性。
[0049]
本技术实施例提供的液冷剂中的四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙 烯六聚体和四氟乙烯七聚体具有无毒、不可燃的特点，其在1g-30ghz下的介电 常数均大于2，具有良好的电绝缘性，且沸点高，比热容大，导热系数高，满足 单相浸没式液冷剂的设计要求。比热容大的液冷剂能够吸收更多的热量，从而能 降低液冷剂的用量，减小液冷系统的体积；液冷剂的沸点高，其可作为单相液冷 剂，工作时无需沸腾，噪音小，且工作温度可选范围广；该液冷剂的导热系数高， 能够提高传热效率，从而可降低能耗。
[0050]
本技术实施例提供的上述液冷剂中的四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四 氟乙烯六聚体和四氟乙烯七聚体可通过商业途径获得，也可由四氟乙烯在氟化盐 和相转移催化剂的条件下进行低聚得到。
[0051]
本技术实施例还提供了上述液冷剂在浸没式单相液冷系统中的应用。
[0052]
本技术实施例还提供了一种液冷方法，包括将待冷却的主体部分或全部浸没 上述浸没式单相液冷剂中，然后浸没式单相液冷剂与其他换热装置进行热交换。
[0053]
在本技术的一些优选实施例中，上述待冷却的主体为电子器件。该电子器件 可包
括计算机服务器；还可包括数据中心，特别是大于3ghz的频率运行的数据 中心。其中，数据中心可包括集中管理的计算资源和相关支持系统的设备或部分 数据中心，及与其它模块一起提供数据中心的模块部件。电子器件还包括微处理 器、用于制造半导体器件的半导体晶圆、功率控制半导体、电化学电池、配电开 关齿轮、功率变压器、电路板、多芯片模块、封装的或未封装的半导体器件、燃 料电池或激光器中的一种或几种。
[0054]
本技术实施例还提供了一种含有上述浸没式单相液冷剂的浸没式单相液冷 系统，特别是用于it设备的浸没式单相液冷系统。
[0055]
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式 对上述技术方案进行详细的说明，但不作为对本技术的限定。
[0056]
实施例
[0057]
按照表1中的组分配比在液相状态下进行物理混合，制备得到四氟乙烯齐聚 物液冷剂，并对这些液冷剂进行理化特性测试，得到表2所示的测试结果。
[0058]
表1四氟乙烯齐聚物液冷剂的组分配比(重量份)
[0059] 实施例1实施例2实施例3实施例4四氟乙烯四聚体25103010四氟乙烯五聚体60706685四氟乙烯六聚体51023四氟乙烯七聚体101025
[0060]
表2四氟乙烯齐聚物液冷剂的物性参数
[0061][0062]
从上表看出，本技术实施例提供的液冷剂具有无毒、不可燃，且沸点较高， 可作为单相液冷剂，工作时无需沸腾，噪音小，且工作温度可选范围广。与fc
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40和novec系列的氟化液相比，本技术实施例提供的液冷剂具有更高的比热容， 且导热系数是fc-40和novec系列的4-5倍以上。一方面，比热容大能够吸收更 多的热量，从而能降低液冷剂的用量，减小
液冷系统的体积；另一方面，比热容 大和导热系数高说明具有更高的传热效率，从而具有更好的散热效果，可以降低 能耗。
[0063]
兼容性测试：
[0064]
将本技术实施例提供的液冷剂与电子器件进行兼容性检测，所采用的电子器 件检测样品如表3所示，所采用的检测方法如下：
[0065]
称取5g材料试样于50ml烧杯中，加入50g液冷剂，置于烘箱中80℃浸泡 96h后，取出材料试样后收集该液冷剂，并用未使用的液冷剂清洗试样，然后用 滤纸吸干试样上的剩余液冷剂，在室温停放30min后进行重量、体积和硬度变 化，并分别观察试样及液冷剂浸泡前后的外观。
[0066]
重量变化：按gb/t 1690的规定分别测量试样浸泡前后在空气中的质量，计 算质量变化百分率(δw):
[0067][0068]
式中：δw——材料试样重量变化百分率,％；
[0069]
w1——浸泡前材料试样在空气中的重量，g；
[0070]
w3——浸泡后材料试样在空气中的重量，g。
[0071]
体积变化：按gb/t 1690的规定分别测量试样浸泡前后在空气中和在蒸馏水 中的质量，计算体积变化百分率(δv):
[0072][0073]
式中：δv——试样体积变化百分率，％；
[0074]
w1——浸泡前试样在空气中的重量，g；
[0075]
w2——浸泡前试样在水中的重量，g；
[0076]
w3——浸泡后试样在空气中的重量，g；
[0077]
w4——浸泡后试样在水中的重量，g；
[0078]
表3.液冷剂与电子器材的兼容性检测结果
[0079]
[0080][0081]
从上表的检测数据可以看出，电子器件样品在本技术实施例提供的液冷剂中 浸泡后，其体积和质量的变化非常小，且从浸泡前后的实物图(图2-图5，图7
‑ꢀ
图10)可以看出，液冷剂仍呈澄清状态，且电子器件未发生溶胀腐蚀，由此说明 本技术提供的液冷剂与电子器件材料的相容性较好。
[0082]
换热性能测试
[0083]
将电脑主机置于液冷装置中，液冷装置内装有本技术实施例提供的液冷剂， 使电脑主机完全浸没在液冷剂中，电脑主机外联显示器。液冷装置连接泵，泵运 行时，液冷剂通过泵进行循环并与液冷装置外的换热器进行热交换，在cpu满 负荷运行的情况下，使计算机平稳运行48h，并通过cpu-z程序检测cpu的温 度，机身配数显温度计显示液冷剂温度。
[0084]
作为对照，将上述电脑主机仅用普通风扇对cpu换热，在cpu满负荷运行 的情况下运行48h，并通过cpu-z程序检测cpu的温度。
[0085]
测试数据如下表4所示，从该表可以看出，采用本技术实施例提供的液冷剂 作为冷却介质，cpu的冷却效果要远高于常规的风扇换热。
[0086]
表4.电脑主机cpu温度测试数据
[0087]
[0088][0089]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以 对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的宗旨和 范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。