[发明专利]一种液态金属恒温导热介质及制备方法

说明书

本发明涉及液态金属导热技术领域，尤其涉及一种液态金属恒温导热介质及制备方法，按重量百分数计，导热介质包括：液态金属30％‑90％和掺混物10％‑70％；液态金属选自金属镓、铟、锡、锌、铋、铅中的一种或多种，或者由镓、铟、锡、锌、铋组成的多元合金中的一种或多种；掺混物选自氧化物、氮化物、硫化物、碳化物中一种或多种。本发明的导热介质具有超宽使用温区，可达到室温至900℃以上，导热性能优越，热导率为10W/(m·K)～30W/(m·K)，且浸润性好，性质稳定。

技术领域

本发明涉及液态金属导热技术领域，尤其涉及一种液态金属恒温导热介质及制备方法。

背景技术

恒温浴是各类科研实验室和生产车间重要的工具，可广泛应用于化学分析、石油化工、医药卫生、生物培养、地质普查、精密计量、海洋研究、土壤分析、科研教学、冶金、环保、食品等领域。恒温浴中常用的介质主要有水、油和熔盐，其中水的沸点低，高温易产生蒸气；油在70℃以上接触到空气会发生氧化，油浴的工作温度在300℃以下，超温油会分解、产生有害气体，甚至起火，安全性能较差；熔盐工作温度在350℃～500℃。以上三种介质性质均不稳定、工作温区窄、传热性能差，无法满足一些较高温度升降温或者保持恒温的需求。

为满足500℃以上工作温度的一些特殊需求，可使用液态金属作为恒温导热介质，但液态金属密度较大，通常为6g/cm3～8g/cm3，内部压强大，对放入其中的样品容易产生浮力影响，使其浮出液态金属液面，样品的固定、取出和放入过程较为困难、耗时。

发明内容

本发明提供一种液态金属恒温导热介质及制备方法，用以解决现有液态金属恒温导热介质中液态金属密度大，受其内部压强大、浮力强因素的影响，样品的固定、取出和放入过程较为困难、耗时的问题。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种液态金属恒温导热介质，按重量百分数计，包括：液态金属30％-90％和掺混物10％-70％；

所述液态金属选自金属镓、铟、锡、锌、铋、铅中的一种或多种，或者由镓、铟、锡、锌、铋组成的多元合金中的一种或多种；所述掺混物选自氧化物、氮化物、硫化物、碳化物中一种或多种。

上述方案中，本发明利用氧化物或者硫化物或者氮化物或者碳化物作为掺混物与液态金属进行掺混，氧化物或者硫化物或者氮化物或者碳化物性质稳定且熔沸点高，通过对液体金属和掺混物的种类进行选择，且调整液体金属和掺混物之间的用量配比，能形成膏状或者浆状的悬浊液体，这样一方面保持了液态金属宽温区和高导热性能，同时消除了液态金属浮力和压强对内部样品的影响，无需使用定制夹具固定样品，放入和取出过程方便快捷，另一方面利用掺混物掺混液态金属，大幅减少了液态金属使用量，显著降低了导热介质的使用成本，相对降低成本20％～50％。

在一种可能的设计中，所述液态金属选自镓铟、镓锡、镓锌、铋铟二元合金中的一种或多种，或选自镓铟锡、镓铟锌、铟锡锌、铋铟锡、铋铟锌三元合金中的一种或多种，或选自镓铟锡锌和/或铋铟锡锌四元合金中的一种或多种。

上述方案中，通过对液态金属的类型进行更合理地选择，可以使导热介质具有更宽的使用温区，更优越的导热性能，且浸润性更好，性质更稳定。

在一种可能的设计中，所述掺混物选自三氧化二镧，氧化锆，氧化钨、五氧化二钽、氧化镍、氧化铜、氧化铁、氮化钛、氮化钽、硫化钼、硫化镍、碳化钽、碳化钨中的一种或多种。

上述方案中，通过对掺混物的类型进行更合理地选择，能够更有效地消除液态金属浮力和压强对内部样品的影响。

在一种可能的设计中，所述掺混物的密度为0.1g/cm³～25g/cm³。