[发明专利]一种具有高传热性能的混有颗粒的金属液体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高传热性能的混有颗粒的金属液体的制备方法，特别涉及到一种将高导热性颗粒表面予以改性修饰后，从而使之更好地混合于液体金属中以形成混有颗粒的金属液体的方法。

背景技术

随着微电子技术的飞速发展，芯片的尺寸越来越小，同时运算速度越来越快，发热量也就越来越大，如英特尔处理器3.6G奔腾4终极版运行时产生的热量最大可达115W，这就对芯片的散热提出更高的要求。有统计资料表明，电子元器件温度每升高2℃，其可靠性下降10％。对于计算机来说，工作温度的升高会使其运行速度下降，降低使用寿命，同时可能会影响到计算机所存储的数据的安全，容易造成机器死机，甚至烧毁芯片。因此高效地带走电子设备所产生的热量变得异常重要。而在一些工业领域如核反应堆、大型激光器行业，先进散热及冷却技术的应用尤其不可获缺。

目前比较常用的一种散热方式是使用散热器，用导热材料和工具将散热器安装于芯片上面，从而将芯片产生的热量迅速排出。以CPU散热为例，CPU工作时不断有热量散发出来，通过与其核心紧密接触的散热片底座以热传导的方式传递到散热片，然后到达散热片的热量，再利用其他方式如风冷，液冷等，由冷却工质将热量带到周围环境。热量散发过程重要的环节有：发热设备——散热片底座，散热片——冷却工质。

申请号200510114621.3的中国发明专利申请公开了题为“具有高传热性能的纳米金属流体”，提出一种有别于传统纳米流体、传统液态金属冷却剂的高传热性纳米金属流体，它是以液态金属为溶剂、纳米颗粒为溶质的液体。为实现导热性最高的液体介质奠定了基础。解决了采用金属流体作为冷却介质存在的价格过高，价格低的金属流体冷却性能差，用普通的流体作为快堆冷却剂时易造成泄漏，以及现有的纳米流体冷却剂易出现沉积的问题。本发明在此基础上提供了一种分散性更好的制备各种纳米金属流体的方法，但同时本发明所提到的混有颗粒的金属液体概念不只仅限于纳米金属流体，其范围有了更进一步的拓展延伸。

从理论上说，散热片底座是能和CPU紧密接触的，但无论两个接触面有多么平滑，它们之间还是有空隙的，即存在空气，而空气的导热性能很差，除了利用抓紧力强大的扣具来将散热片紧密地扣在CPU上，还需要用一些导热性能更好且能变形的材料代替空气来填补这些空隙，即热界面材料，它是一种主要用来填补两种元件接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞的材料，进而来降低热传递的阻抗，提高散热性。然而随着对微处理器的性能要求越来越高，同时微电子芯片集成度的增加，单位面积的芯片散热需求日益加大，以有机聚合物为主体的传统热界面材料，由于其较低的导热系数，已经远远满足不了需要。研制新型的高性能热界面材料已迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供了一种具有高传热性能的混有颗粒的金属液体的制备方法，可以有效的把颗粒分散到液态金属或合金中，采用本发明的方法所制备得到的混有颗粒的金属液体可以在不同的温区下满足多种散热需求。

本发明的一个方面提供了一种具有高传热性能的混有颗粒的金属液体的制备方法，包括以下步骤：

a.将作为溶质的颗粒和作为溶剂的液态金属进行混合，形成混有颗粒的液态金属，所述颗粒与所述液态金属的质量份之比为1∶0.1～99，

b.对所述的混有颗粒的液态金属进行机械搅拌和超声分散，使得所述的颗粒在所述的液态金属中均匀分散，从而得到所述的混有颗粒的金属液体。通过以上方法，制备出的混有颗粒的金属液体具有很高的导热系数。

通常情况下，分散的颗粒容易漂浮在液态金属的表面上，这就造成了它们难以在液态金属中均匀分散，相反，这些颗粒易于在液态金属中聚集，当采用了机械搅拌和超声分散的操作后，就使得作为溶质的颗粒能够在液态金属中均匀的进行分散。由于颗粒在液态金属的均匀分散，制得的混有颗粒的金属液体的导热系数相对于未经过机械搅拌和超声分散的混有颗粒的金属液体来说，有很大的提高。

优选地，所述的颗粒为金属颗粒、非金属颗粒或者表面改性修饰的非金属颗粒中的任意一种或者几种。采用以上的金属颗粒、非金属颗粒或者表面改性修饰的非金属颗粒。

更优选地，所述的颗粒的直径为1nm-1cm。即：采用的金属颗粒、非金属颗粒或者表面改性修饰的非金属颗粒的直径均优选为1nm-1cm。

将颗粒的粒径控制在1纳米～1厘米不但配置出的混有颗粒的金属液体具有优异的传热性能，同时该颗粒容易在液态金属中均匀分散。