【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于熱交換，尤其涉及一種基于聚合膨潤土的納米復合材料及納米流體。
技術介紹
1、隨著人工智能及芯片行業的蓬勃發展，越來越多的半導體及相關電子器件不斷朝著更高的功率密度和更高的集成度方向發展。但高功率密度和高集成度帶來了半導體器件工作過程中發熱量的上升，在高發熱量下半導體器件可能因為工作溫度過高從而失效。因此如何將半導體器件的發熱量從有限空間內導出并耗散，進而維持半導體器件工作溫度在安全范圍內，成為了半導體器件應用上的一個嚴峻的問題。
2、為解決電子器件的散熱問題、提高其運行性能，熱管散熱技術由于具有優良的導熱性與均溫性且無需消耗泵功而在電子設備散熱領域得到了廣泛的應用。在熱管散熱技術中，影響其散熱效果的因素有很多，如熱管結構設計、工作溫度差、工作介質、外部散熱條件、工作狀態和負載、安裝方式等，其中熱管內工作介質，即導熱流體的導熱率對熱管散熱效果有著直接影響。
3、納米流體是將金屬或非金屬的納米復合材料添加到傳統流體，如水、甲醇、乙醇和油等中從而制得穩定、均勻的混合溶液。由于固體納米復合材料的加入，傳統流體的導熱率得到了很大的提升。因此，近些年來納米流體被廣泛的應用于航天、換熱器、及生物醫學等領域。究其原因，主要是納米復合材料具有微尺度效應，將其加入液體后，納米復合材料在液體分子間不斷的進行無規則的布朗運動，這種無規則的運動降低了液體工質的傳熱熱阻，強化了傳熱能力。納米流體的種類較為豐富，如將不同類型的氧化物通過添加到純工質中可以得到不同種類的納米流體，常用的有銅、鐵、鋁、鋅等金屬的氧化物和一些非
4、“膨潤土”源自于美國懷俄明州黏土產地的地名，同時也叫做“斑脫巖”或者“膨土巖”，具有優良的親水性、塑性、膨脹性、黏結性，可與適量的水結合成膠體，在水中能釋放出帶電離子，這種離子間的電斥性，使它起到分散劑的作用。且膨潤土的價格便宜，來源廣，易得的，若能夠將其應用于流體傳熱，將能夠有效降低導熱流體的成本。
5、因此，開展基于聚合膨潤土的納米復合材料及納米流體，具有重要的理論和實際意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對上述存在的技術問題，提供一種基于聚合膨潤土的納米復合材料及納米流體，以提高熱管內導熱流體的導熱率，降低熱阻，提升熱管的散熱能力，同時，降低導熱流體的成本，進而降低熱管裝置的成本和半導體器件的散熱成本。
2、有鑒于此，本專利技術提供一種基于聚合膨潤土的納米復合材料，其原料包括丙烯酸、引發劑和鈉基膨潤土；利用所述丙烯酸制備得到的丙烯酸鈉和引發劑反應形成的聚合物鏈插入所述鈉基膨潤土的層間。
3、進一步的，在所述基于聚合膨潤土的納米復合材料中，所述聚合物鏈插入鈉基膨潤土顆粒的層間，使得鈉基膨潤土顆粒中層狀硅酸鹽片之間的間距為1.27nm～1.962nm，大于鈉基膨潤土的本身間距1.02～1.27nm。
4、進一步的，所述鈉基膨潤土的成份包括：70～80％sio2、10～15％al2o3和3～5％fe2o3。
5、進一步的，所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的制備過程包括步驟：
6、s1，將丙烯酸單體溶于水中，配制成一定濃度的丙烯酸溶液；之后將丙烯酸溶液與氫氧化鈉溶液混合、進行中和反應后，得丙烯酸鈉溶液；
7、s2，將鈉基膨潤土與水混合并充分分散，得到鈉基膨潤土漿液，然后將步驟s1得到的丙烯酸鈉溶液與鈉基膨潤土漿液混合均勻，加入引發劑并攪拌均勻；
8、s3，將步驟s2得到的混合溶液利用聚合設備共聚合后，烘干、研磨、制粉，并過篩，得到所述基于聚合膨潤土的納米復合材料。
9、進一步的，在所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的制備過程中，丙烯酸單體與鈉基膨潤土的質量比值為0.5～2，引發劑與丙烯酸單體的質量比值為0.1-10.0％。
10、進一步的，在所述步驟s1中，進行中和反應后，得到的丙烯酸鈉溶液的ph范圍為4～10。
11、一種基于聚合膨潤土的納米流體，所述納米流體采用上述的基于聚合膨潤土的納米復合材料制備得到，所述納米流體作為導熱流體用于換熱裝置。
12、進一步的，所述納米流體包括基于聚合膨潤土的納米復合材料和基液，其中，所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的含量為0.1～5wt.％。
13、進一步的，所述納米流體包括基于聚合膨潤土的納米復合材料和基液，其中，所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的含量為0.5wt.％。
14、進一步的，所述基于聚合膨潤土的納米流體的制備過程如下：
15、1)制備基于聚合膨潤土的納米復合材料；
16、2)加入基液，配置成一定濃度的納米復合材料懸浮液；
17、3)對納米復合材料懸浮液進行磁力攪拌和/或超聲振蕩處理，使納米復合材料均勻的分散在基液中，得到基于聚合膨潤土的納米流體。
18、本專利技術所述基于聚合膨潤土的納米復合材料及納米流體的原料易得、成本低，且制備過程簡單，制備得到的納米復合材料及納米流體的親水性、膨脹性、穩定性、懸浮性、分散性、耐寒性優異，用作換熱裝置的導熱流體時，具有熱阻低、散熱佳，穩定速度快的優點。
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1.一種基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，其原料包括丙烯酸、引發劑和鈉基膨潤土；利用所述丙烯酸制備得到的丙烯酸鈉和引發劑反應形成的聚合物鏈插入所述鈉基膨潤土的層間。
2.根據權利要求1所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，在所述基于聚合膨潤土的納米復合材料中，所述聚合物鏈插入鈉基膨潤土顆粒的層間，使得鈉基膨潤土顆粒中層狀硅酸鹽片之間的間距為1.27nm～1.962nm，大于鈉基膨潤土的本身間距1.02～1.27nm。
3.根據權利要求1所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，所述鈉基膨潤土的成份包括：70～80％SiO2、10～15％Al2O3和3～5％Fe2O3。
4.根據權利要求1所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的制備過程包括步驟：
5.根據權利要求4所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，在所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的制備過程中，丙烯酸單體與鈉基膨潤土的質量比值為0.5～2，引發劑與丙烯酸單體的質量比值為0.1-10.0％。
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7.一種基于聚合膨潤土的納米流體，其特征在于，所述納米流體采用上述權利要求1～6任一項所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料制備得到，所述納米流體作為導熱流體用于換熱裝置。
8.根據權利要求7所述的基于聚合膨潤土的納米流體，其特征在于，所述納米流體包括基于聚合膨潤土的納米復合材料和基液，其中，所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的含量為0.1～5wt.％。
9.根據權利要求7所述的基于聚合膨潤土的納米流體，其特征在于，所述納米流體包括基于聚合膨潤土的納米復合材料和基液，其中，所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的含量為0.5wt.％。
10.根據權利要求7所述的基于聚合膨潤土的納米流體，其特征在于，所述基于聚合膨潤土的納米流體的制備過程如下：
...【技術特征摘要】
1.一種基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，其原料包括丙烯酸、引發劑和鈉基膨潤土；利用所述丙烯酸制備得到的丙烯酸鈉和引發劑反應形成的聚合物鏈插入所述鈉基膨潤土的層間。
2.根據權利要求1所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，在所述基于聚合膨潤土的納米復合材料中，所述聚合物鏈插入鈉基膨潤土顆粒的層間，使得鈉基膨潤土顆粒中層狀硅酸鹽片之間的間距為1.27nm～1.962nm，大于鈉基膨潤土的本身間距1.02～1.27nm。
3.根據權利要求1所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，所述鈉基膨潤土的成份包括：70～80％sio2、10～15％al2o3和3～5％fe2o3。
4.根據權利要求1所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的制備過程包括步驟：
5.根據權利要求4所述的基于聚合膨潤土的納米復合材料，其特征在于，在所述基于聚合膨潤土的納米復合材料的制備過程中，丙烯酸單體與鈉基膨潤土的質量...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙成明，王銳利，王婷婷，王琰，聶集祥，王國棟，張銀芳，李峰，史花霞，
申請(專利權)人：濟源職業技術學院，
類型：發明
國別省市：
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