[发明专利]一种液态金属相变吸热材料

说明书

本发明涉及一种液态金属相变吸热材料，其目的在于有效去除液态金属在相变过程中产生的膨胀应力，同时多种相变材料复合后不产生沉降分层现象。本发明的液态金属相变吸热材料由低熔点金属，氧化镓，氢氧化锡，和相变微胶囊组成，相变点范围为20‑40℃。本发明所述低熔点金属为镓锡合金，所述低熔点金属各组分的质量分数为镓80％，锡20％；本发明所述相变微胶囊以石蜡为芯材，聚丙烯酸酯为壁材，同时聚丙烯酸酯壁材表面复合了二氧化硅纳米颗粒使相变微胶囊与低熔点金属更具亲和性，便于相变微胶囊在低熔点金属中均匀分散，避免沉降。

技术领域

本发明涉及一种液态金属相变吸热材料，该种吸热材料无膨胀应力，凝固点稳定，同时低熔点金属与相变微胶囊复合后充分融合，不产生沉降分层现象。可广泛用于国防、航空航天、能源系统及民用电子设备等领域的冷却与热管理系统中。

背景技术

液态金属相变材料相对于传统相变材料(如石蜡及其复合相变材料)，具有热导率高，吸热效率快，体积潜热大等优势。打破了传统相变材料的性能极限，给大量面临热障难题的器件和装备的冷却提供了全新解决方案，有望在国防、航空航天、能源系统及民用电子设备等领域的冷却与热管理系统中发挥重要作用。

现有的液态金属相变材料，其相变过程中会因体积变化产生巨大的膨胀应力，从而损坏需要降温的电子器件。此外，通过添加其他体积变化相反的相变材料依然存在与液态金属有明显沉淀分层的现象，从而影响液态金属相变材料的总体吸热效率，导致电子器件热量不能及时散出，烧坏该电子器件。

为解决上述问题，本发明提出一种液态金属相变吸热材料，其相变时无膨胀应力并且各组分之间充分融合，无沉淀分层现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态金属相变吸热材料，有效去除液态金属在相变过程中产生的膨胀应力，同时多种相变材料复合后不产生沉降分层现象。可广泛用于国防、航空航天、能源系统及民用电子设备等领域的冷却与热管理系统中。

本发明的技术方案如下：

一种液态金属相变吸热材料，其特征在于，其包含低熔点金属，氧化镓，氢氧化锡，和相变微胶囊；

所述低熔点金属为镓锡合金，所述低熔点金属各组分的质量分数为镓 80％，锡20％；

所述相变微胶囊以石蜡为芯材，聚丙烯酸酯为壁材，同时聚丙烯酸酯壁材表面复合了二氧化硅纳米颗粒。

所述低熔点金属的质量分数为70％～90％，所述氧化镓的质量分数为 0.01％～1％，所述氢氧化锡的质量分数为0.01％～1％，所述相变微胶囊的质量分数为8％～29.8％。

所述相变吸热材料熔化时，低熔点金属体积收缩，相变微胶囊体积膨胀，相变吸热材料总体体积变化小，无膨胀应力。同时，相变吸热材料凝固时，低熔点金属体积膨胀，相变微胶囊体积收缩，相变吸热材料总体体积变化小，也无膨胀应力。

所述氧化镓粒径为1～10微米，所述氢氧化锡粒径为1～10微米。所述氧化镓和氢氧化锡可降低低熔点金属的表面张力，促进相变微胶囊在低熔点金属中均匀分散，避免沉降。

所述相变微胶囊聚丙烯酸酯壁材表面复合的二氧化硅纳米颗粒可以提高低熔点金属和相变微胶囊的亲和性，便于相变微胶囊在低熔点金属中均匀分散，避免沉降。同时，二氧化硅纳米颗粒可以充当低熔点金属凝固时的凝结核，降低低熔点金属的过冷度，使相变材料呈现稳定的凝固点。

所述低熔点金属的相变点范围为20～40℃，所述相变微胶囊的相变点范围为20～40℃。

所述液态金属相变吸热材料的制备方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

(1)称量需要制备的低熔点金属的原材料：镓、锡，按质量分数为镓80％，锡20％的比例量取；