CN103740996A - 一种三相液态金属材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相液态金属材料及其制备方法。由如下重量百分数的组分组成：In10～16%,Bi5～15%，Sn6～12%，Ag2～4%，镓为余量。制备方法包括：先将镓在塑料或者玻璃容器内熔化,温度保持在80℃；然后将其它金属按配比的量分别加入到镓中,并不断的搅拌,直到所有金属完全溶解为止。本发明的三相液态金属材料在工作温度范围内处于三相状态,包括液体和两种固相。多相流体中的各相处于热力学的平衡状态,不含任何外来的添加物(例如纳米颗粒)。固相的种类和含量可以通过体系的热力学平衡状态确定。将本发明的三相液态金属材料用于液态金属散热器，通过在发热端和散热端实现固液转变来达到高效散热目的。

Description

一种三相液态金属材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种液态金属材料，具体地说，涉及一种三相液态金属材料及其制备方法。

背景技术

随着能源危机的日益加剧以及电子信息产业的高速发展, 具有显色性好和耗能低等独特特点的LED光源越来越广泛应用于影视灯光, 交通信号指示灯, 广告显示屏, 建筑夜景照明等领域。LED芯片结温的高低直接影响其出光效率、工作寿命和可靠性。对于高功率的LED光源, 散热效果即成为制约其性能的瓶颈。对于大功率高密度LED器件, 解决工作时产生的热量的方法大多涉及到空冷、水冷、相变冷却及固态冷却范畴。这些散热效果有限的方法使得国内外市场上少有成型的大功率LED产品问世。

液态金属在室温下呈现流体的状态, 具有远远高于常规散热介质的传热系数(水: 0.5W/m·K, 液态金属: 82W/m·K)。液态金属可以在封闭的管道内通过电磁泵进行驱动来进行高效的散热, 由此而制备的散热器结构十分紧凑。液态金属的散热环路包括:液态金属, 热源交换器, 环境交换器, 电磁泵和环路管道。液态金属以远远高于传统流动工质的热传输能力, 体现出了稳定可靠、能耗低等诸多领先于传统散热方式的优点，有望成为高端LED光源热管理的理想解决方案。

现有的液态金属散热器中采用的液态金属在大范围工作温度和状态下呈现单一的液相状态。为了进一步拓展液态金属散热器的散热能力, 本专利提出了一种在液态金属散热器中运行时可以呈现固液相转变的多相流技术,借以进一步提高散热器的散热能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三相液态金属材料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三相液态金属材料，由如下重量百分数的组分组成：

In 10～16%, Bi 5～15%，Sn 6～12%，Ag 2～4%，镓为余量。

上述三相液态金属材料的制备方法，包括如下步骤：先将镓在塑料或者玻璃容器内熔化, 温度保持在80℃；然后将其它金属按配比的量分别加入到镓中, 并不断的搅拌, 直到所有金属完全溶解为止。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的三相液态金属材料在工作温度范围内处于三相状态, 包括液体和两种固相。多相流体中的各相处于热力学的平衡状态, 不含任何外来的添加物(例如纳米颗粒)。在工作温度范围内, 固相和液相的含量由体系总的成分确定。固相的种类和含量可以通过体系的热力学平衡状态确定。将本发明的三相液态金属材料用于液态金属散热器，通过在发热端和散热端实现固液转变来达到高效散热目的，当三相液态金属材料通过散热器发热端的时候, 可以通过固→液转变来吸收更多的热量来, 提高发热端的吸热效率。当三相液态金属材料通过散热器的散热端的时候, 可以通过液→固转变来放出更多的热量, 提高散热端的散热效率。

具体实施方式

实施例1：

一种三相液态金属材料，由如下重量百分数的组分组成：

In 10%, Bi 5%，Sn 6%，Ag 2%，镓77%。先将镓在塑料或者玻璃容器内熔化, 温度保持在80℃；然后将其它金属按配比的量分别加入到镓中, 并不断的搅拌, 直到所有金属完全溶解为止。将所得三相液态金属材料用于液态金属散热器，通过在发热端和散热端实现固液转变来达到散热目的，当三相液态金属材料通过散热器发热端的时候, 可以通过固→液转变来吸收更多的热量来, 提高发热端的吸热效率。当三相液态金属材料通过散热器的散热端的时候, 可以通过液→固转变来放出更多的热量, 提高散热端的散热效率。固相的含量在10%左右(体积百分比)。所得三相液态金属材料在工作温度范围内, 5℃-105℃, 处于三相状态(liq+fcc+BiIn)。（liq=液相，fcc=面心立方相，BiIn=BiIn化合物）材料的导热系数维持在50W/mK左右。可以用作LED照明光源、电子器件散热器的散热介质。

实施例2：

一种三相液态金属材料，由如下重量百分数的组分组成：

In 16%, Bi 15%，Sn 10%，Ag 4%，镓55%。先将镓在塑料或者玻璃容器内熔化, 温度保持在80℃；然后将其它金属按配比的量分别加入到镓中, 并不断的搅拌, 直到所有金属完全溶解为止。将所得三相液态金属材料用于液态金属散热器，通过在发热端和散热端实现固液转变来达到散热目的，当三相液态金属材料通过散热器发热端的时候, 可以通过固→液转变来吸收更多的热量来, 提高发热端的散热效率。当三相液态金属材料通过散热器的散热端的时候, 可以通过液→固转变来放出更多的热量, 提高散热端的散热效率。固相的含量在10%左右(体积百分比)。所得三相液态金属材料在工作温度范围内, 5℃-105℃, 处于三相状态(liq+fcc+BiIn)。（liq=液相，fcc=面心立方相，BiIn=BiIn化合物）材料的导热系数维持在50W/mK左右。可以用作LED照明光源、电子器件散热器的散热介质。

实施例3：

一种三相液态金属材料，由如下重量百分数的组分组成：

In 13%, Bi 8%，Sn 8%，Ag 3%，镓68%。先将镓在塑料或者玻璃容器内熔化, 温度保持在80℃；然后将其它金属按配比的量分别加入到镓中, 并不断的搅拌, 直到所有金属完全溶解为止。将所得三相液态金属材料用于液态金属散热器，通过在发热端和散热端实现固液转变来达到散热目的，当三相液态金属材料通过散热器发热端的时候, 可以通过固→液转变来吸收更多的热量来, 提高发热端的散热效率。当三相液态金属材料通过散热器的散热端的时候, 可以通过液→固转变来放出更多的热量, 提高散热端的散热效率。固相的含量在10%左右(体积百分比)。所得三相液态金属材料在工作温度范围内, 5℃-105℃, 处于三相状态(liq+fcc+BiIn)。（liq=液相，fcc=面心立方相，BiIn=BiIn 化合物）材料的导热系数维持在50W/mK左右。可以用作LED照明光源、电子器件散热器的散热介质。

Claims (2)

1.一种三相液态金属材料，其特征在于由如下重量百分数的组分组成：

In 10～16%, Bi 5～15%，Sn 6～12%，Ag 2～4%，镓为余量。

2.权利要求1所述三相液态金属材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：先将镓在塑料或者玻璃容器内熔化, 温度保持在80℃；然后将其它金属按配比的量分别加入到镓中, 并不断的搅拌, 直到所有金属完全溶解为止。