[发明专利]智能变色散热水凝胶及其应用

说明书

本发明公开了一种智能变色散热水凝胶，为含有水敏性変色剂和吸湿剂具有大量动态及非动态共价键的智能变色粘性自吸湿水凝胶，以聚丙烯酰胺为基本网络结构，成本低廉，制备方法简单，聚合程度均匀，获得的智能变色散热水凝胶可用于器件散热、热保护，该智能变色散热水凝胶可直接与不同的电子器件界面进行直接或间接地耦合和解耦，可以降低电子器件的工作温度，改善电子器件的工作湿度，提高电子器件的使用寿命和效率，并且可以将环境中的湿气进行回收，进行自恢复，可以随着自身水分的状况智能地发生颜色变化，具有智能响应，工作状态可视化、使用方便，可重复使用等特点，可用于大规模生产，为器件散热、湿气利用提供了新的思路。

技术领域：

本发明涉及电子器件散热及热保护领域，具体涉及一种智能变色散热水凝胶及其应用。

背景技术：

电子器件在日常的使用越来越多，由于使用过程中会产生大量的废热，不仅加速了全球变暖的趋势而且不利于电子器件自身的使用寿命，直接导致电子器件的效率大大降低，改善电子产品的散热方式，提高电子产品的使用寿命成为了当下的研究热点。凝胶散热技术作为一种新型的散热方式，以其灵活性好、效率高、成本低、制备方法简单吸引了大量科研工作者的研究热情。

而目前的凝胶散热器如：聚丙烯酰胺水凝胶、聚丙烯酸水凝胶、聚乙烯醇水凝胶等，在使用过程中都是一成不变的，不会发生可视化的智能响应，不能直接监控和反映散热器的工作状态，这样极不利于保持高效率散热效果。此外，凝胶散热器与发热器件的耦合也是一个关键的研究内容，如果在不额外引入其他粘合剂的情况下，散热器和电子器件能直接紧密贴合将有利于废热的快速耗散，凝胶的自恢复性能对于凝胶的使用寿命也非常重要。因此，如果能制备一种智能变色粘性自吸湿水凝胶散热器显得尤为重要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种智能变色散热水凝胶及其应用，可用于器件散热、热保护，该智能变色散热水凝胶可直接与不同的电子器件界面进行直接或间接地耦合和解耦，可以降低电子器件的工作温度，改善电子器件的工作湿度，提高电子器件的使用寿命和效率，光电转换效率提高了1％，并且可以将环境中的湿气进行回收，进行自恢复，可以随着自身水分的状况智能地发生颜色变化，具有智能响应，工作状态可视化、使用方便，可重复使用等特点。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

智能变色散热水凝胶，为含有水敏性変色剂和吸湿剂具有大量动态及非动态共价键的智能变色粘性自吸湿水凝胶，以聚丙烯酰胺为基本网络结构，包括单网络、双网络、多网络结构的凝胶。

所述水敏性変色剂为氯化钴、硫酸铜或过氧化钠中的任一种，在凝胶水含量高时显示一种指示色，在凝胶水含量低时智能变色，自发地变成另一种指示色。

吸湿剂为溴化锂、氯化镁、硫酸镁、氯化钙或氯化锂中的任一种。

所述智能变色散热水凝胶的制备方法包括以下步骤：

1)将1～1.5g丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀，得到浓度为0.05-0.3g/mL丙烯酰胺前驱体溶液；

2)将10～20mg过硫酸铵和1～10mg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺加到丙烯酰胺前驱体溶液中，搅拌均匀；

3)以四甲基乙二胺做催化剂，将25～50μL四甲基乙二胺加入到步骤2)得到的均匀溶液中，搅拌1～2min至溶液均匀，将得到的溶液倒入模具中，固化3～5小时，得到聚丙烯酰胺水凝胶；

4)将6.9～7.2g水敏性変色剂和20～21g吸湿剂加入250mL烧杯中,加水至50mL刻度处，搅拌得到透明溶液；

5)将步骤3)得到的聚丙烯酰胺水凝胶放入去离子水中浸泡10-14小时，然后放入步骤4)中的溶液中浸泡10-14小时，充分溶胀后取出，然后在70-80℃的鼓风干燥箱中干燥3-5小时；