CN114561194A - 一种液态金属原位复合热界面材料的制备方法 - Google Patents

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周自娜
胡晓诚
虞梓晖
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Abstract

本发明公开了一种液态金属原位复合热界面材料的制备方法，包括如下步骤：配制液态金属合金，所述液态金属合金包含：60‑71重量％的Ga、15‑20重量％的In和10‑20重量％的Sn；将CO2气体通入所述液态金属合金中生成液态金属原位复合材料；将所述液态金属原位复合材料搅拌均匀。本发明能够将液态金属的导热系数提高至40～70W/mK，制备方法简单，而且为减少温室气体‑CO2的排放和高效利用提供了一种新的方向。

Description

一种液态金属原位复合热界面材料的制备方法
技术领域
本发明涉及热界面材料领域，具体涉及一种液态金属原位复合热界面材料的制备方法。
背景技术
液态金属是一种低熔点合金，在其熔点附近具有高的热导率(10～20W/mK)，是一种常见的热界面材料,但是纯液态金属的导热系数不高，通常会选择往液态金属里面添加高导热材料粉末如微纳米级的氧化铝粉，但是微纳米级的添加粉末在使用过程中很容易因为分层、团聚而降低导热材料的导热性能，导致其使用热循环性能很差。
Royal Society of Chemistry发表了一篇文章利用镓铟液态金属分解CO2气体生成固态碳，而碳是一种高导热材料，因此考虑采用液态金属分解二氧化碳制备一种含碳的高导热界面材料，不仅可以提高纯液态金属的导热系数，还可以为温室气体-CO2的高效利用提供一个新的可行方向。
发明内容
本发明提供一种液态金属原位复合热界面材料及制备方法，能够解决单纯液态金属导热系数低的问题，实现提高液态金属导热系数的目的。为解决上述技术问题，本发明提供一种液态金属原位复合热界面材料的制备方法，包括如下步骤：
配制液态金属合金，所述液态金属合金包含：60-71重量％的Ga、15-20重量％的In和10-20重量％的Sn；
将CO2气体通入所述液态金属合金中生成液态金属原位复合材料；
将所述液态金属原位复合材料搅拌均匀。
较佳的，配制液态金属合金的具体步骤为：
将60-71重量％的Ga、15-20重量％的In和10-20重量％的Sn加入至反应容器；
加热所述Ga、In和Sn至60℃进行熔炼。
较佳的，配制液态金属合金后还包括以下步骤：加热所述液态金属合金至60～300℃。
较佳的，加热所述液态金属合金至200℃。
较佳的，将CO2气体通入所述液态金属合金中生成液态金属原位复合材料前还包括以下步骤：
将CO2气体输入管插进容器盖/橡胶塞中；
将所述容器盖/橡胶塞固定在反应容器上形成封闭容器。
较佳的，所述CO2气体的纯度为99.999％。
较佳的，采用磁力搅拌、超声搅拌或离心搅拌将所述液态金属原位复合材料搅拌均匀。
本发明中利用液态金属合金中的镓元素与CO2反应，使CO2分解产生固体碳，然后C附着在镓的表面，液态金属合金中的铟元素起到一定的催化作用，通过后期的搅拌可以达到分子/原子级原位复合的状态，由于碳单质本身具有较高的导热系数，所以与液态金属复合后不仅能够提高材料的导热系数，还能够改善液态金属使用过程中浸润性不好，易侧漏的问题，从而得到一种高导热系数，应用条件良好的新型原位复合热界面材料。
附图说明
图1为液态金属原位复合热界面材料的制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种液态金属原位复合热界面材料的制备方法，请参阅附图1，包括如下步骤：
S100、配制液态金属合金，所述液态金属合金包含：60重量％的Ga、20重量％的In和20重量％的Sn；
S200、将CO2气体通入所述液态金属合金中生成液态金属原位复合材料；
S300、将所述液态金属原位复合材料搅拌均匀。
本实施例中，制备液态金属原位复合热界面材料具体步骤如下：
将60重量％的Ga、20重量％的In和20重量％的Sn加入至反应容器；
加热所述Ga、In和Sn至60℃熔炼成液态金属合金；
熔炼完成后，加热所述液态金属合金至80℃；
将99.999％的CO2气体输入管插进橡胶塞中；
将所述橡胶塞塞入反应容器形成封闭容器；
开启CO2气体阀门，使CO2气体与所述液态金属合金反应3小时生成液态金属原位复合材料；
反应完成后，将所述液态金属原位复合材料转移至搅拌罐中进行搅拌，得到液态金属原位复合C的新型界面导热材料。
作为另一种实施方式，也可采用磁力搅拌、超声搅拌或离心搅拌将所述液态金属原位复合材料搅拌均匀。
本实施例中，所述液态金属原位复合热界面材料的导热系数为40W/mK。
实施例2
本实施例提供一种液态金属原位复合热界面材料的制备方法，请参阅附图1，包括如下步骤：
S100、配制液态金属合金，所述液态金属合金包含：71重量％的Ga、19重量％的In和10重量％的Sn；
S200、将CO2气体通入所述液态金属合金中生成液态金属原位复合材料；
S300、将所述液态金属原位复合材料搅拌均匀。
本实施例中，具体步骤如下：
将71重量％的Ga、19重量％的In和10重量％的Sn加入至反应容器；
加热所述Ga、In和Sn至60℃熔炼成液态金属合金；
熔炼完成后，加热所述液态金属合金至200℃；
将99.999％的CO2气体输入管插进反应容器盖中；
将所述反应容器盖盖在反应容器上形成封闭容器；
开启CO2气体阀门，使CO2气体与所述液态金属合金反应3.5小时生成液态金属原位复合材料；
反应完成后，将所述液态金属原位复合材料转移至搅拌罐中进行搅拌，得到液态金属原位复合C的新型界面导热材料。
本实施例中，所述液态金属原位复合热界面材料的导热系数为70W/mK。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种液态金属原位复合热界面材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
配制液态金属合金，所述液态金属合金包含：60-71重量％的Ga、15-20重量％的In和10-20重量％的Sn；
将CO2气体通入所述液态金属合金中生成液态金属原位复合材料；
将所述液态金属原位复合材料搅拌均匀。
2.如权利要求1所述的液态金属原位复合热界面材料的制备方法，其特征在于，配制液态金属合金的具体步骤为：
将60-70重量％的Ga、15-20重量％的In和10-20重量％的Sn加入至反应容器；
加热所述Ga、In和Sn至60℃进行熔炼。
3.如权利要求1所述的液态金属原位复合热界面材料的制备方法，其特征在于，配制液态金属合金后还包括以下步骤：加热所述液态金属合金至60～300℃。
4.如权利要求3所述的液态金属原位复合热界面材料的制备方法，其特征在于，加热所述液态金属合金至200℃。
5.如权利要求1所述的液态金属原位复合热界面材料的制备方法，其特征在于，将CO2气体通入所述液态金属合金中生成液态金属原位复合材料前还包括以下步骤：
将CO2气体输入管插进容器盖/橡胶塞中；
将所述容器盖/橡胶塞固定在反应容器上形成封闭容器。
6.如权利要求1所述的液态金属原位复合热界面材料的制备方法，其特征在于，所述CO2气体的纯度为99.999％。
7.如权利要求1所述的液态金属原位复合热界面材料的制备方法，其特征在于，采用磁力搅拌、超声搅拌或离心搅拌将所述液态金属原位复合材料搅拌均匀。
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CN105860598A (zh) * 2016-04-11 2016-08-17 深圳市博恩实业有限公司 具导热功能且可涂覆的液态金属组合物及其制备方法和应用
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KARMA ZURAIQI ET AL.: "Direct conversion of CO2 to solid carbon by Ga-based liquid metals", 《ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE》 *

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