CN110571207A - 液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置 - Google Patents

液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110571207A
CN110571207A CN201910752362.9A CN201910752362A CN110571207A CN 110571207 A CN110571207 A CN 110571207A CN 201910752362 A CN201910752362 A CN 201910752362A CN 110571207 A CN110571207 A CN 110571207A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid metal
nano particle
metal composite
particle fluid
composite micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910752362.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110571207B (zh
Inventor
袁曦明
袁一楠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei fuheguan Electronic Materials Co.,Ltd.
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN201910752362.9A priority Critical patent/CN110571207B/zh
Publication of CN110571207A publication Critical patent/CN110571207A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110571207B publication Critical patent/CN110571207B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器、磁力泵、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器、智能控制器、蓄电池及电路、液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道；液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道中充有液态金属复合微纳米颗粒流体；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A、电子芯片或光电元器件、热温差发电器、液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器、温度传感器A；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置能产生热温差发电效应和磁感应发电效应。

Description

液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置
技术领域
本发明属于电子芯片及光电元器件设备散热与发电技术领域，更具体地涉及液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置。
背景技术
近年来,高集成度计算机芯片、光电元器件等引发的热障问题已逐步成为制约其持续发展的重要技术瓶颈问题之一。当前计算机、光电芯片一直快速朝着高集成度、小尺寸及增加时钟频率的趋势发展,因此“热障”问题显得日益严峻。半导体芯片在单位面积上的电子元器件的集成数量越来越多，虽然使电子设备越来越轻便，性能越来越好，但在单位面积上产生的热流密度也将越来越大；从集成电路问世至本世纪初，在大型计算机的某些电子芯片上的热流密度已从大约60W/cm2越过了100W/cm2，有的已达到200W/cm2左右。如果这些热量不能被迅速的带走，电子芯片的温度就会急剧升高，很多电子元器件及设备会出现热失效问题。
目前针对电子芯片及光电元器件的散热问题，采用较多的方法主要有：直接风冷、热管相变、微通道液冷却、喷雾冷却及循环液冷等；热管主要由与热源相连的蒸发端、毛细传输段和冷凝端构成，通过相变的方式将热量传递出去。喷雾冷却的工作原理是使经过加压的低温液体工质通过喷嘴雾化后，在空气中形成无数向热源表面冲击的较高速度的小液滴，它们最后在热源表面不断形成冷却膜，冷却电子设备，喷雾冷却成本较高，且适用范围不广，仅在机械加工、化工和能源等领域的应用较多。风冷的散热效果较差，然后从热管到水喷雾和微通道液冷的散热方式，它们的换热性能逐渐增强，但是散热系统的复杂程度和成本也将越来越高。在这几种散热方式中，风冷方式因其散热能力较低，热管相变散热技术由于工质在蒸发端吸热相变后传输至冷凝端后回流需要通过毛细作用来实现，所以其效率也不高，其散热能力一般不大于200W/cm2，因此也很难达到高热流密度的电子芯片及光电元器件设备的散热要求。
当前微型化、集成化的电子芯片或光电元器件要求在很小的空间内实现多物理场耦合条件下能量和物质的传递运输，在工程实际应用中已经发现仅仅靠传统的单一翅片制风冷或者单一热管技术的散热方式已不能满足日益发展的电子芯片或光电元器件散热要求。随着液态金属强化换热实验取得的新进展，液态金属具有的强化换热与散热的优良性能也引起了人们的广泛关注。液态金属具有极大的导热系数,为传统工质的数十倍；采用低熔点金属的芯片散热技术能够使芯片散热器体积可以做得更小,而散热能力则显著优于现有液冷方法。采用液态金属散热器能够集散热和对流冷却于一体,拓展了传统散热方式的散热表面。同时液态金属散热器还具有低噪音性能，使其适用面更广泛。
当前，如何进一步提高液态金属散热器的工作效能，如何能够采集电子芯片或光电元器件工作时产生的大量热量并进行发电利用，这些问题有待人们去解决。
发明内容
针对当前在电子芯片或光电元器件领域采用液态金属散热器存在的系列问题，本发明提供液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置，以提高液态金属散热器的工作效率。
本发明提供液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置,所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器、磁力泵、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器、智能控制器、蓄电池及电路、液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道；所述液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道中充有液态金属复合微纳米颗粒流体；所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置的一侧设置液态金属复合微纳米颗粒流体进口端，另一侧设置液态金属复合微纳米颗粒流体出口端，液态金属复合微纳米颗粒流体进口端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道与磁力泵的一端相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体出口端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道与液态金属复合微纳米颗粒流体流速器的一端相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体流速器的另一端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道与液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器的一端相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器的另一端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道与磁力泵的另一端相连接；通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道的多次连接构成液态金属复合微纳米颗粒流体流动循环管道，并构成液态金属复合微纳米颗粒流体的循环流动封闭回路；所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器、磁力泵、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器、智能控制器分别通过电路与蓄电池相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器、磁力泵、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器、蓄电池及电路分别与智能控制器相连接，并构成液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系；所述磁力泵将液态金属复合微纳米颗粒流体泵入液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置内流动；所述液态金属复合微纳米颗粒流体在流动过程中能吸收热量；所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置能产生热温差发电效应和磁感应发电效应，并将发电电能传输给蓄电池存储；所述液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器用于降低液态金属复合微纳米颗粒流体的温度；所述液态金属复合微纳米颗粒流体流速器用于检测液态金属复合微纳米颗粒流体的流动速度数据信息，并将所述流动速度数据信息传输给智能控制器。
上述方案中，所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A、电子芯片或光电元器件、热温差发电器、液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器、温度传感器A；所述电子芯片或光电元器件装配在液态金属复合纳米颗粒流体扁矩形微通道A的上面前端，并通过导热胶与液态金属复合纳米颗粒流体扁矩形微通道A紧密相连接；所述电子芯片或光电元器件的外面四周装配有隔磁罩；所述温度传感器A装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的上面中部；所述液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器，包括：永磁体、两个引出电极；所述永磁体的N极和S极分别装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的上面后端与下面后端；所述两个引出电极采用嵌入方式，分别装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的两个侧面；所述引出电极包括左引出电极和右引出电极；所述热温差发电器装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的下面前端，并与装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A上面前端的电子芯片或光电元器件相对应。
上述方案中，所述液态金属复合微纳米颗粒流体为将微纳米颗粒流体分散于液态金属中构成的复合流体结构；所述液态金属采用液态镓、液态合金镓、液态钠、液态钠钾、液态锂、液态铅、液态铅铋合金、液态汞和钠钾合金、液态锂铅合金、液态铟、液态锌中的一种；所述液态合金镓采用GaIn15Sn13Zn1、Ga62.5In21.5Sn16、GaSn60In10、Ga75In25、GaZn16In12、GaSn8、GaIn25Sn13、Ga69.8In17.6Sn12.6、GaIn29Zn4、GaSn12、GaZn5中的一种；所述微纳米颗粒主要采用导热性能良好的微纳米颗粒，所述微纳米颗粒采用微纳米金属颗粒、微纳米非金属颗粒、微纳米复合物质颗粒中的一种，其中主要采用：微米金颗粒、微米银颗粒、微米铜颗粒、微米铁颗粒、纳米金颗粒、纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米铁颗粒、碳纳米管或石墨烯。
上述方案中，所述热温差发电器,包括：热端、温差发电体、冷端、散热器A；所述温差发电体，包括：若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，温差发电片单体与温差发电片单体之间通过绝热材料隔开；所述热端的一面通过导热胶A与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的下面前端紧密相连接；所述热端的另一面与温差发电体的一面紧密相连接；所述温差发电体的另一面与冷端的一端相连接；所述冷端的另一端与散热器A相连接；所述散热器A采用风翅散热器、水冷却散热器中的一种。
上述方案中，所述液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B、制冷板、制冷器、温度传感器B；所述制冷器采用热温差制冷器或水浴制冷器；所述制冷板的一侧面与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B的一侧面紧密相连接；所述制冷板的另一侧面与制冷器相连接；所述温度传感器B装配在制冷板的表面；所述制冷器，包括：制冷端、温差制冷体、散热端、散热器B；所述温差制冷体，包括：若干块串联的或/和并联的温差制冷片单体，所述温差制冷片单体与温差制冷片单体之间通过绝热材料隔开；所述制冷端的一面与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B的下侧面一端紧密相连接；所述制冷端的另一面与温差制冷体的一面紧密相连接；所述温差制冷体的另一面与散热端相连接；所述散热端的另一面与散热器B相连接；所述散热器B采用风翅散热器、水冷却散热器中的一种。
上述方案中，所述液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A，包括：扁矩形微通道、前密封垫、后密封垫、前密封盖、后密封盖、前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口、后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口；所述前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口设置在前密封盖的中部；所述后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口设置在后密封盖的中部；所述液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道的一端装配在前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口上；所述前密封盖的内表面装配前密封垫，所述前密封盖通过前密封垫与扁矩形微通道的前端紧密相连接；所述扁矩形微通道的后端装配后密封垫，所述扁矩形微通道通过后密封垫与后密封盖紧密相连接；所述扁矩形微通道的上面、下面均采用导热绝缘材料构成；所述扁矩形微通道的左侧面、右侧面均采用导电材料构成；所述扁矩形微通道的左侧面与左引出电极紧密相连接；所述扁矩形微通道的右侧面与右引出电极紧密相连接。
本发明液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及一体化装置的工作过程如下：
智能控制器发出电子芯片或光电元器件的工作指令，电子芯片或光电元器件工作时温度升高，电子芯片或光电元器件旁装配的温度传感器A采集温度不断升高地数据信息，并传输给智能控制器；当温度升高到一定数值时，智能控制器指令磁力泵启动工作，在液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道中的液态金属复合微纳米颗粒流体，不断地进入液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置的液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A，并进行循环封闭流动；液态金属复合微纳米颗粒流体从前密封盖中的前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口进入液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A；然后从液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的后密封盖中的后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口流出；液态金属复合微纳米颗粒流体的循环流动将能够吸收并带走电子芯片或光电元器件工作时产生的部分热量，使电子芯片或光电元器件工作温度下降；装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A上面前端的电子芯片或光电元器件，将工作时产生的热量传输给液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A中流动的液态金属复合微纳米颗粒流体，并进行热交换，并传输给装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A下面前端的热温差发电器的热端；热端的温度得到升高，而由于热温差发电器的冷端与散热器A相连接，因此热温差发电器的冷端温度较低；在热温差的驱动下，热温差发电器产生热温差发电效应，并将发电产生的电能传输给蓄电池存储备用。当液态金属复合微纳米颗粒流体流经液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的后端时，由于液态金属复合微纳米颗粒流体具有良好导电性能，当流经其后端装配的永磁体时，产生切割磁场效应，装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A两侧面的电极产生感应电流而发电，也将发电电能传输给蓄电池存储备用。
液态金属复合微纳米颗粒流体进行循环封闭流动时，流经液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器，液态金属复合微纳米颗粒流体的温度得到降低，在磁力泵作用下具有较低温度的液态金属复合微纳米颗粒流体重新进入液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A，进行连续热交换、散热、传热与双发电的循环工作，使电子芯片或光电元器件的工作温度处于稳定的、安全的工作温度范围，确保电子芯片或光电元器件进行正常稳定的工作状态。
液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系中的温度传感器A和温度传感器B将实时检测的数据信息传输给智能控制器；智能控制器通过运算处理后，能够调节向液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器输送电流的大小，达到调节液态金属复合微纳米颗粒流体进行循环工作时的最佳工作温度；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系中的液态金属复合微纳米颗粒流体流速器，将液态金属复合微纳米颗粒流体在液态金属复合微纳米颗粒流体管道A中的流动速度数据信息传输给智能控制器；智能控制器通过运算处理后，能够调节向磁力泵输送工作电流大小，达到调控液态金属复合微纳米颗粒流体在液态金属复合微纳米颗粒流体管道A中的流动速度，使液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置处于最佳工作状态。
本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置具有以下有益效果：
(1)本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置，包括：采用将液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A与热温差发电器和液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器相结合，并构成一体化结构装置；利用电子芯片或光电元器件工作时产生的大量热量，来驱动热温差发电器进行发电；利用液态金属复合微纳米颗粒流体的流动导电属性，利用液态金属复合微纳米颗粒流体在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A中的循环流动，来切割永磁体产生磁感应发电；热温差发电器产生热温差发电效应，液态金属复合微纳米颗粒流体流经其后端装配的永磁体时切割磁场产生感应发电效应，共同构成具有双发电体系的结构装置。本发明的一体化装置，具有结构紧凑特征，还具有针对电子芯片或光电元器件进行散热、传热的良好性能，并能够利用电子芯片或光电元器件工作产生的热量进行高效的双发电工作。
(2)本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系中的温度传感器A和温度传感器B能够将实时检测的数据信息传输给智能控制器；智能控制器通过调节向液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器输送电流的大小，达到调节液态金属复合微纳米颗粒流体进行循环工作时的最佳工作温度；能够利用液态金属复合微纳米颗粒流体流速器，将液态金属复合微纳米颗粒流体在液态金属复合微纳米颗粒流体管道中的流动速度数据信息传输给智能控制器；智能控制器能够调节向磁力泵输送工作电流大小，达到调控液态金属复合微纳米颗粒流体在液态金属复合微纳米颗粒流体管道中的流动速度；通过将智能控制器与温度传感器和液态金属复合微纳米颗粒流体流速器相结合，使液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置能够在智能控制器的调控下处于最佳工作状态。
(3)本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体，采用将微纳米颗粒流体分散于液态金属中构成的复合流体结构；充分利用了微纳米固体颗粒的导电性能与传热性能均优于液态物质的性能，提高了液态金属复合微纳米颗粒流体的导电能力与传热能力，同时液态金属复合微纳米颗粒流体具有较好的流动性能，使液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置的散热、传热以及双发电性能均得到有效提高。
附图说明
图1是本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置的结构及工作过程示意图；
图2是本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置的主要结构示意图；
图3是本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器的结构示意图；
图4是本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的结构示意图。
图中：液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置-1、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器-2、液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A-3、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器-4、智能控制器-5、蓄电池-6、液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道-7、液态金属复合微纳米颗粒流体进口端-8、磁力泵-9、液态金属复合微纳米颗粒流体出口端-10、热温差发电器-11、液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器-12、温度传感器A-13、永磁体-14、引出电极-15、热端-16、温差发电体-17、冷端-18、散热器A-19、液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B-20、制冷板-21、制冷器-22、温度传感器B-23、制冷端-24、温差制冷体-25、散热端-26、散热器B-27、扁矩形微通道-28、前密封垫-29、后密封垫-30、前密封盖-31、后密封盖-32、前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口-33、后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口-34、左引出电极-35、右引出电极-36、电子芯片或光电元器件-37、导热胶A-38。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例：
本实施例：本发明的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系的结构及工作过程示意图见图1，液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置1见图2，液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2的结构示意图见图3；液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3的结构示意图见图4。
液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系(见图1)，包括:液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置1、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2、磁力泵9、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器4、智能控制器5、蓄电池6及电路、液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7；液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7中充有液态金属复合微纳米颗粒流体；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置1的一侧设置液态金属复合微纳米颗粒流体进口端8，另一侧设置液态金属复合微纳米颗粒流体出口端10，液态金属复合微纳米颗粒流体进口端8通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7与磁力泵9的一端相连接；液态金属复合微纳米颗粒流体出口端10通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7与液态金属复合微纳米颗粒流体流速器4的一端相连接；液态金属复合微纳米颗粒流体流速器4的另一端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7与液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2的一端相连接；液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2的另一端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7与磁力泵9的另一端相连接，并构成液态金属复合微纳米颗粒流体的循环流动封闭回路；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置1、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2、磁力泵9、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器4、智能控制器5分别通过电路与蓄电池6相连接；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置1、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2、磁力泵9、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器4、蓄电池6及电路分别与智能控制器5电连接，并构成液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系。
本实施例的磁力泵9采用20CLB-12型微型磁力泵，由泵、磁力传动机构和电机构成；液态金属复合微纳米颗粒流体流速器4采用priceAA型流速仪。
液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置1，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3、电子芯片或光电元器件37、热温差发电器11、液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器12、温度传感器A13；电子芯片或光电元器件37装配在液态金属复合纳米颗粒流体扁矩形微通道A3的上面前端，并通过导热胶与液态金属复合纳米颗粒流体扁矩形微通道A3紧密相连接；电子芯片或光电元器件37的外面四周装配有隔磁罩；温度传感器A13装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3的上面中部；液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器12，包括：永磁体14、两个引出电极15；永磁体14的N极和S极分别装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3的上面后端与下面后端；两个引出电极15采用嵌入方式分别装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3的两个侧面；引出电极15包括左引出电极35和右引出电极36；热温差发电器11装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3的下面前端，并与装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3上面前端的电子芯片或光电元器件37相对应。
本实施例的液态金属复合微纳米颗粒流体为将微纳米铜颗粒流体分散于液态合金镓液态金属中构成的复合流体结构。
热温差发电器11,包括：热端16、温差发电体17、冷端18、散热器A19；温差发电体17，包括：若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，温差发电片单体与温差发电片单体之间通过绝热材料隔开；热端16的一面通过导热胶A38与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3下面前端紧密相连接；热端16的另一面与温差发电体17的一面紧密相连接；温差发电体17的另一面与冷端18的一端相连接；冷端18的另一端与散热器A19相连接；本实施例的散热器A19采用：风翅散热器。
液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2(见图3)，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B20、制冷板21、制冷器22、温度传感器B23；制冷器22采用：热温差制冷器；液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B20供液态金属复合微纳米颗粒流体流动；制冷板21的一侧面与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B20的一侧面紧密相连接；制冷板21的另一侧面与制冷器22相连接；温度传感器B23装配在制冷板21的表面；制冷器22，包括：制冷端24、温差制冷体25、散热端26、散热器B27；温差制冷体25，包括：若干块串联的或/和并联的温差制冷片单体，温差制冷片单体与温差制冷片单体之间通过绝热材料隔开；制冷端24的一面通过制冷板21与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B20的下侧面一端紧密相连接；制冷端24的另一面与温差制冷体25的一面紧密相连接；温差制冷体25的另一面与散热端26的一面相连接；散热端26的另一面与散热器B27相连接；散热器B27采用：风翅散热器。
液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3(见图4)，包括：扁矩形微通道28、前密封垫29、后密封垫30、前密封盖31、后密封盖32、前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口33、后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口34；扁矩形微通道28供液态金属复合微纳米颗粒流体流动；前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口33设置在前密封盖31的中部；后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口34设置在后密封盖的32中部；前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口33和后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口34用来装配液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7；液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7的一端装配在前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口33上；前密封盖31的内表面装配前密封垫29，前密封盖31通过前密封垫29与扁矩形微通道28的前端紧密相连接；扁矩形微通道28的后端装配后密封垫30，扁矩形微通道28通过后密封垫30与后密封盖32紧密相连接；扁矩形微通道28的上面、下面均采用导热绝缘材料构成；扁矩形微通道28的左侧面、右侧面均采用导电材料构成；扁矩形微通道28的左侧面与左引出电极35紧密相连接；扁矩形微通道28的右侧面与右引出电极36紧密相连接。
本实施例液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及一体化装置的工作过程如下：
智能控制器5发出电子芯片或光电元器件37的工作指令，电子芯片或光电元器件37工作时温度升高，电子芯片或光电元器件37旁装配的温度传感器A13和装配在制冷板21上的温度传感器B23分别采集不断变化或升高地温度数据信息，并传输给智能控制器5；当温度升高到一定数值时，智能控制器5指令磁力泵9启动工作，在液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道7中的液态金属复合微纳米颗粒流体，不断地进入液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置1的液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3，并进行循环封闭流动；液态金属复合微纳米颗粒流体从前密封盖31中的前液态金属复合微纳米颗粒流体输运管接口33进入液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3；然后从液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3的后密封盖32中的后液态金属复合微纳米颗粒流体输运管接口34流出(见图4)；液态金属复合微纳米颗粒流体的循环流动将能够吸收并带走电子芯片或光电元器件37工作时产生的部分热量，使电子芯片或光电元器件37工作温度下降；装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3上面前端的电子芯片或光电元器件37，将工作时产生的热量传输给液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3中流动的液态金属复合微纳米颗粒流体，并进行热交换，并传输给装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3下面前端的热温差发电器11的热端16；热端16的温度得到升高，而由于热温差发电器11的冷端18与散热器A19相连接，因此热温差发电器1的冷端18温度较低；在热温差的驱动下，热温差发电器11产生热温差发电效应，并将发电产生的电能传输给蓄电池6存储备用。当液态金属复合微纳米颗粒流体流经液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3的后端时，由于液态金属复合微纳米颗粒流体具有良好导电性能，当流经其后端装配的永磁体14时，产生切割磁场效应，装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3两侧面的电极15产生感应电流而发电，也将发电电能传输给蓄电池6存储备用。热温差发电器11产生热温差发电效应，液态金属复合微纳米颗粒流体流经其后端装配的永磁体14时切割磁场产生感应发电效应，共同构成具有双发电体系的结构装置。
液态金属复合微纳米颗粒流体进行循环封闭流动时，通过液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B20流经液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2(见图3)，在制冷板21和制冷器22的作用下，液态金属复合微纳米颗粒流体的温度得到降低，在磁力泵9作用下具有较低温度的液态金属复合微纳米颗粒流体重新进入液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A3，进行连续热交换、散热、传热与双发电的循环工作，使电子芯片或光电元器件37的工作温度处于稳定的、安全的工作温度范围，确保电子芯片或光电元器件37进行正常稳定的工作状态。
液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系中的温度传感器A13和温度传感器B23分别将实时检测的数据信息传输给智能控制器5；智能控制器5通过运算处理后，能够调节向液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器2输送电流的大小，达到调节液态金属复合微纳米颗粒流体进行循环工作时的最佳工作温度；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系中的液态金属复合微纳米颗粒流体流速器4，将液态金属复合微纳米颗粒流体在液态金属复合微纳米颗粒流体管道A3中的流动速度数据信息传输给智能控制器5；智能控制器5通过运算处理后，能够调节向磁力泵9输送工作电流大小，达到调控液态金属复合微纳米颗粒流体在液态金属复合微纳米颗粒流体管道A3中的流动速度，使液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置处于最佳工作状态。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置,其特征在于，所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器、磁力泵、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器、智能控制器、蓄电池及电路、液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道；所述液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道中充有液态金属复合微纳米颗粒流体；所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置的一侧设置液态金属复合微纳米颗粒流体进口端，另一侧设置液态金属复合微纳米颗粒流体出口端；所述液态金属复合微纳米颗粒流体进口端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道与磁力泵的一端相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体出口端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道与液态金属复合微纳米颗粒流体流速器的一端相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体流速器的另一端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道与液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器的一端相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器的另一端通过液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道与磁力泵的另一端相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器、磁力泵、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器、智能控制器分别通过电路与蓄电池相连接；所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器、磁力泵、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器、蓄电池及电路分别与智能控制器相连接；所述磁力泵将液态金属复合微纳米颗粒流体泵入液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置内流动；所述液态金属复合微纳米颗粒流体在流动过程中能吸收热量；所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置能产生热温差发电效应和磁感应发电效应，并将发电电能传输给蓄电池存储；所述液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器用于降低液态金属复合微纳米颗粒流体的温度；所述液态金属复合微纳米颗粒流体流速器用于检测液态金属复合微纳米颗粒流体的流动速度数据信息，并将所述流动速度数据信息传输给智能控制器。
2.根据权利要求1所述的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置,其特征在于，所述液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A、电子芯片或光电元器件、热温差发电器、液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器、温度传感器A；所述电子芯片或光电元器件装配在液态金属复合纳米颗粒流体扁矩形微通道A的上面前端，并通过导热胶与液态金属复合纳米颗粒流体扁矩形微通道A紧密相连接；所述电子芯片或光电元器件的外面四周装配有隔磁罩；所述温度传感器A装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的上面中部；所述液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器，包括：永磁体、两个引出电极；所述永磁体的N极和S极分别装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的上面后端与下面后端；所述两个引出电极采用嵌入方式，分别装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的两个侧面；所述热温差发电器装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的下面前端，并与装配在液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A上面前端的电子芯片或光电元器件相对应。
3.根据权利要求2所述的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置，其特征在于，所述热温差发电器,包括：热端、温差发电体、冷端、散热器A；所述温差发电体，包括：若干块串联的或/和并联的温差发电片单体，温差发电片单体与温差发电片单体之间通过绝热材料隔开；所述热端的一面通过导热胶A与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A的下面前端紧密相连接；所述热端的另一面与温差发电体的一面紧密相连接；所述温差发电体的另一面与冷端的一端相连接；所述冷端的另一端与散热器A相连接；所述散热器A采用风翅散热器、水冷却散热器中的任一种。
4.根据权利要求2所述的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置，其特征在于，所述液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A，包括：扁矩形微通道、前密封垫、后密封垫、前密封盖、后密封盖、前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口、后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口；所述前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口设置在前密封盖的中部；所述后液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口设置在后密封盖的中部；所述液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道的一端装配在前液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道接口上；所述前密封盖的内表面装配前密封垫，所述前密封盖通过前密封垫与扁矩形微通道的前端紧密相连接；所述扁矩形微通道的后端装配后密封垫，所述扁矩形微通道通过后密封垫与后密封盖紧密相连接；所述扁矩形微通道的上面、下面均采用导热绝缘材料构成；所述扁矩形微通道的左侧面、右侧面均采用导电材料构成；所述引出电极包括左引出电极和右引出电极；所述左引出电极与扁矩形微通道的左侧面紧密相连接；所述右引出电极与扁矩形微通道的右侧面紧密相连接。
5.根据权利要求1所述的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置，其特征在于，所述液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B、制冷板、制冷器、温度传感器B；所述制冷器采用热温差制冷器或水浴制冷器；所述制冷板的一侧面与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B的一侧面紧密相连接；所述制冷板的另一侧面与制冷器相连接；所述温度传感器B装配在制冷板的表面；所述制冷器，包括：制冷端、温差制冷体、散热端、散热器；所述温差制冷体，包括：若干块串联的或/和并联的温差制冷片单体，所述温差制冷片单体与温差制冷片单体之间通过绝热材料隔开；所述制冷端的一面与液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道B的下侧面一端紧密相连接；所述制冷端的另一面与温差制冷体的一面紧密相连接；所述温差制冷体的另一面与散热端相连接；所述散热端的另一面与散热器B相连接；所述散热器B采用风翅散热器、水冷却散热器中的任一种。
6.根据权利要求1所述的液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置,其特征在于，所述液态金属复合微纳米颗粒流体为将微纳米颗粒流体分散于液态金属中构成的复合流体结构；所述液态金属采用液态镓、液态合金镓、液态钠、液态钠钾、液态锂、液态铅、液态铅铋合金、液态汞和钠钾合金、液态锂铅合金、液态铟、液态锌中的任一种；所述微纳米颗粒采用微纳米金属颗粒、微纳米非金属颗粒、微纳米复合物质颗粒中的任一种。
CN201910752362.9A 2019-08-15 2019-08-15 液态金属复合微纳米颗粒流体装置 Active CN110571207B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910752362.9A CN110571207B (zh) 2019-08-15 2019-08-15 液态金属复合微纳米颗粒流体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910752362.9A CN110571207B (zh) 2019-08-15 2019-08-15 液态金属复合微纳米颗粒流体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110571207A true CN110571207A (zh) 2019-12-13
CN110571207B CN110571207B (zh) 2020-11-24

Family

ID=68775301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910752362.9A Active CN110571207B (zh) 2019-08-15 2019-08-15 液态金属复合微纳米颗粒流体装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110571207B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113379992A (zh) * 2021-06-04 2021-09-10 大百科实验室设备工程（江苏）有限公司 一种基于物联网技术的实验室安全风险预警系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2874396Y (zh) * 2005-10-21 2007-02-28 中国科学院理化技术研究所 以低熔点金属及普通流体作流动工质的脉冲热管散热器
US20090140417A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Gamal Refai-Ahmed Holistic Thermal Management System for a Semiconductor Chip
CN101764547A (zh) * 2008-12-25 2010-06-30 中国科学院理化技术研究所 液态金属冷却的级联式半导体温差发电装置
CN101971479A (zh) * 2007-12-18 2011-02-09 大卫·约翰·佛西斯 包括热电发电机的伴热设备
CN104851857A (zh) * 2015-04-28 2015-08-19 西安交通大学 一种芯片冷却系统
WO2018045052A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-08 Novus Evergy Technologies, Inc. Thermoelectric cooling systems for electronic devices

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2874396Y (zh) * 2005-10-21 2007-02-28 中国科学院理化技术研究所 以低熔点金属及普通流体作流动工质的脉冲热管散热器
US20090140417A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Gamal Refai-Ahmed Holistic Thermal Management System for a Semiconductor Chip
CN101971479A (zh) * 2007-12-18 2011-02-09 大卫·约翰·佛西斯 包括热电发电机的伴热设备
CN101764547A (zh) * 2008-12-25 2010-06-30 中国科学院理化技术研究所 液态金属冷却的级联式半导体温差发电装置
CN101764547B (zh) * 2008-12-25 2012-10-31 中国科学院理化技术研究所 液态金属冷却的级联式半导体温差发电装置
CN104851857A (zh) * 2015-04-28 2015-08-19 西安交通大学 一种芯片冷却系统
WO2018045052A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-08 Novus Evergy Technologies, Inc. Thermoelectric cooling systems for electronic devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113379992A (zh) * 2021-06-04 2021-09-10 大百科实验室设备工程（江苏）有限公司 一种基于物联网技术的实验室安全风险预警系统
CN113379992B (zh) * 2021-06-04 2023-03-17 大百科实验室设备工程（江苏）有限公司 一种基于物联网技术的实验室安全风险预警系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110571207B (zh) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105934139B (zh) 大功率器件的工质接触式冷却系统及其工作方法
CN203038911U (zh) 基于液态金属的散热装置
CN104851857B (zh) 一种芯片冷却系统
CN202168321U (zh) 一体式液冷散热器
CN107046144A (zh) 电源装置及供电系统
CN105281198A (zh) 一种半导体激光器的热管理装置
CN106855741B (zh) 一种用于刀片服务器芯片的散热装置和系统
CN105004204B (zh) 平板式环路热管蒸发器实验系统
US20080128012A1 (en) Ground source energy generator
CN110726317B (zh) 一种有温差发电驱动和温度预警的超声波脉动热管散热器
CN107678524A (zh) 一种芯片冷却系统
CN110571207B (zh) 液态金属复合微纳米颗粒流体装置
CN105529906A (zh) 一种基于液态金属的换流阀冷却系统
CN110556347B (zh) 液态金属复合振荡热管型散热器
CN110366360A (zh) 一种用于刀片服务器中央处理芯片的水冷散热装置
CN102734860A (zh) 一种数据中心双流体热管理的供暖系统
CN104851855A (zh) 半导体液冷散热装置
CN106653712B (zh) 单管igbt的散热结构及加工工艺
CN108649296B (zh) 一种基于液态金属导热的锂离子电池储能快速散热装置及方法
CN207519054U (zh) 一种基于压电泵的微通道相变换热冷却系统
CN207864044U (zh) 一种发动机散热器
CN116096055A (zh) 一种带封板式散热器
CN205544884U (zh) 基于液态金属的换流阀冷却系统
CN203083195U (zh) 一种封闭箱体无孔静音散热装置
CN205847818U (zh) 大功率器件的工质接触式冷却系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211222

Address after: 431728 Jinjiang Avenue, Tianmen Industrial Park, Tianmen City, Hubei Province

Patentee after: Hubei fuheguan Electronic Materials Co.,Ltd.

Address before: 430000 Lu Mill Road, Hongshan District, Wuhan, Hubei Province, No. 388

Patentee before: CHINA University OF GEOSCIENCES (WUHAN CITY)

TR01 Transfer of patent right