CN115181555A - 一种用于数据中心的固固相变冷却液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于数据中心的固固相变冷却液及其制备方法，冷却液包括以下重量份组分：5～10重量份的氟化液，50～60重量份的聚硅氧烷，10～20重量份的导热颗粒，10～25重量份的二氧化钒粉体，1～5重量份的分散剂，二氧化钒粉体为掺杂有元素离子的二氧化钒粉体；制备方法：按照上述重量份将氟化液与聚硅氧烷混合搅拌，加入二氧化钒粉体、导热颗粒搅拌，加入分散剂搅拌；本发明制备的可用于数据中心的固固相变冷却液具有潜热大、传热效率高、散热功耗低、化学稳定性好，即冷却液在工作时状态不变的优点，本发明综合实现了可用于数据中心的固固相变冷却液具有较高的传热性能。

Description

一种用于数据中心的固固相变冷却液及其制备方法

技术领域

本发明涉及冷却液技术领域，尤其涉及一种用于数据中心的固固相变冷却液及其制备方法。

背景技术

自服务器诞生以来，散热一直是一个难以突破的技术瓶颈，而随着它的发展，解决散热问题的重要性日益凸显。常见的机房制冷主要依靠空气冷却来实现为服务器降温的目的，然而，随着IT技术的飞速发展，芯片的集成度、以及其计算速度不断升高，设备能耗也不断增大，CPU等核心元件的散热问题亟待解决。顺应服务器发展趋势，数据中心的制冷技术正从房间级制冷逐步向行级制冷、机架级制冷、服务器级制冷推进，贴近热源，就近制冷成为技术发展趋势，随着芯片冷板及冷却液强化换热的技术发展完善，芯片液冷成为业界新一轮的热点。

目前的液冷散热主要是浸没式单相液冷和喷淋式液冷，但浸没式单相液冷相对于两相液冷效率较低，且由于冷却液与设备直接接触，要求冷却液电绝缘性好，化学稳定性好，不具有腐蚀性，因此对于冷却液的性能要求高，成本因此无法降低；而喷淋式液冷液体在喷淋过程中遇到高温物体，会有飘逸和蒸发现象，雾滴和气体沿机箱孔洞缝隙散发到机箱外面，造成机房环境清洁度下降或对其他设备造成影响，故需要一种适用于数据中心散热的冷却液。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种用于数据中心的固固相变冷却液及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于数据中心的固固相变冷却液，包括以下重量份组分：5～10重量份的氟化液，50～60重量份的聚硅氧烷，10～20重量份的导热颗粒，10～25重量份的二氧化钒粉体，1～5重量份的分散剂，所述二氧化钒粉体为掺杂有元素离子的二氧化钒粉体。

进一步地，在所述的固固相变冷却液中，优选所述二氧化钒粉体的平均粒径D50为30～50μm。

进一步地，在所述的固固相变冷却液中，优选所述元素离子包括W⁶⁺、Mo⁶⁺、F^-、Mg²、Si⁴⁺、B³⁺中的至少一种。

进一步地，在所述的固固相变冷却液中，优选所述元素离子在所述二氧化钒的质量百分比为2.59％～6％。

进一步地，在所述的固固相变冷却液中，优选所述元素离子的掺杂方式为水热法掺杂或溶胶凝胶法掺杂。

进一步地，在所述的固固相变冷却液中，优选所述氟化液包括全氟三丁胺、全氟丁基甲醚、1,1,1,2,2,3,3,4,4-九氟-4-甲氧基丁烷、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基4-(三氟甲基)-戊烷、2-(三氟甲基)-3-乙氧基十二氟己烷中的至少一种。

进一步地，在所述的固固相变冷却液中，优选所述聚硅氧烷包括二甲基硅油、甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油中的至少一种。

进一步地，在所述的固固相变冷却液中，优选所述导热颗粒为气相二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、氢氧化铝中的至少一种。

进一步地，在所述的固固相变冷却液中，优选所述分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。

一种上述所述的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将5～10重量份的氟化液与50～60重量份的聚硅氧烷混合，搅拌备用，得到混合液；

S2、将10～20重量份的导热颗粒和10～25重量份的二氧化钒粉体加入S1步骤得到的混合液搅拌备用；

S3、将1～5重量份的分散剂加入S2步骤得到的混合液中搅拌。

进一步地，在所述的固固相变冷却液的制备方法中，优选在所述S1步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为400～800rpm，搅拌时间为40～60分钟；

在所述S2步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为400～800rpm，搅拌时间为40～60分钟；

在所述S3步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为600～1000rpm，搅拌时间为70～80分钟。

实施本发明具有以下有益效果：本发明制备一种可用于数据中心的固固相变冷却液，可用于数据中心冷板散热工质，本发明的冷却液可取代空气、单相浸没液、喷淋制冷液等作为冷媒，降低数据中心散热功耗，且制备简便污染低；相变材料为二氧化钒粉体，为体系提供潜热，提升换热速率，还能提高导热性能，通过在二氧化钒中掺入不同的元素离子，可以调控相变温度，制成冷却液后，在更多温区实现数据中心散热；氟化液具有防腐作用，能够增加体系流动性并强化传热效率；聚硅氧烷可提高导热性能，具有一定的流动性，不易挥发，而且将其作为冷却液的主要成分，可降低生产成本；导热颗粒为相变材料提供位点，稳定附着不脱落，提升体系稳定性，从而提升体系的导热性能；分散剂可降低冷却液的粘度，提高流动性。本发明的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法配方简单，生产工艺简单、生产过程安全、反应条件温和、生产成本低，使本发明制备的冷却液具有优于传统冷却液的导热性能，且易用于大批量生产。

本发明制备的用于数据中心的固固相变冷却液具有潜热大、传热效率高、散热功耗低、化学稳定性好，即冷却液在工作时状态不变的优点，本发明综合实现了可用于数据中心的固固相变冷却液具有较高的传热性能。

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，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

本发明提供一种用于数据中心的固固相变冷却液，包括以下重量份组分：5～10重量份的氟化液，50～60重量份的聚硅氧烷，10～20重量份的导热颗粒，10～25重量份的二氧化钒粉体，1～5重量份的分散剂，二氧化钒粉体为掺杂有元素离子的二氧化钒粉体。

进一步地，二氧化钒粉体为掺杂有元素离子的二氧化钒粉体，元素离子包括W⁶⁺、Mo⁶⁺、F^-、Mg²⁺、Si⁴⁺、B³⁺中的至少一种；元素离子在二氧化钒粉体中的质量百分比为2.59％～6％，可以理解的元素离子的掺杂比例为2.59％～6％。固相变材料为二氧化钒粉体，二氧化钒在68℃发生可逆相变，由M相转变成R相VO₂，相变焓值为3.7kJ/mol，通过掺杂适量的W⁶⁺、Mo⁶⁺、F^-、Mg²⁺、Si⁴⁺、B³⁺中的至少一种元素离子，可以实现相变温度的调节，如掺杂W⁶⁺，掺杂原子比W/V＝2.59％，相变温度52℃；掺杂Mo⁶⁺，掺杂质量比MoO₃/V₂O₃＝6％，相变温度45℃；掺杂Mo⁶⁺，掺杂质量比MoO₃/V₂O₃＝4.3％，相变温度37℃。以W⁶⁺为例，高价态W⁶⁺掺入VO2晶格中替代了V⁴⁺，W⁶⁺的dⅡ轨道电子转移到相邻V⁴⁺的dⅡ轨道，在沿着单斜相VO₂晶胞a轴方向形成V³⁺-W⁶⁺和V³⁺-V⁴⁺对，V⁴⁺的dⅡ带分裂间隙减小，促使VO₂由单斜相更容易向金红石相转变，相变温度降低。掺杂比例为2.59％～6％，元素离子的掺杂方式为水热法掺杂或溶胶凝胶法掺杂。掺杂有元素离子的二氧化钒粉体的平均粒径D50为30～50μm，控制粒径是为了在确保储热能力的同时保证良好的流动性。二氧化钒粉体相变材料为体系提供潜热，提升换热速率。

进一步地，优选氟化液包括全氟三丁胺、全氟丁基甲醚、1,1,1,2,2,3,3,4,4-九氟-4-甲氧基丁烷、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基4-(三氟甲基)-戊烷、2-(三氟甲基)-3-乙氧基十二氟己烷中的至少一种；氟化液绝缘且不燃，具有防腐作用，能够增加体系流动性并强化传热效率，还具有良好的电绝缘性和热传导率、良好的化学稳定性、良好的材料相容性、低的表面张力、良好的渗透性与安全性。

进一步地，优选聚硅氧烷包括二甲基硅油、甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油中的至少一种。进一步地，优选聚硅氧烷的粘度为0.65～50cP。聚硅氧烷可提高导热性能，具有一定的流动性，不易挥发，而且将其作为冷却液的主要成分，可降低生产成本。

进一步地，优选导热颗粒为气相二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、氢氧化铝中的至少一种。可将导热颗粒进行改性处理，使其表面能降低，使得稳定性好、易于分散。导热颗粒可为二氧化钒粉体提供位点，稳定附着不脱落，提升体系稳定性，从而提升体系的导热性能。

进一步地，优选分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。分散剂的加入可以降低冷却液的粘度，提高流动性。

本发明制备一种固固相变冷却液，可用于数据中心冷板散热工质，其成分中氟化液具有防腐作用，能够增加体系流动性并强化传热效率；聚硅氧烷可提高导热性能，成分稳定且具有一定的流动性，不易挥发，将其作为冷却液的主要成分，可降低生产成本；相变材料为掺杂二氧化钒粉体，为体系提供潜热，提升换热速率，还能提高导热性能；通过掺入不同的元素离子，可以调控相变温度，制成冷却液后，在更多温区实现数据中心散热；导热颗粒为相变材料提供位点，稳定附着不脱落，提升体系稳定性，从而提升体系的导热性能；分散剂可降低冷却液的粘度，提高流动性。

一种上述的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将5～10重量份的氟化液与50～60重量份的聚硅氧烷混合，搅拌备用，得到混合液；

S2、将10～20重量份的导热颗粒和10～25重量份的二氧化钒粉体加入S1步骤得到的混合液搅拌备用；

S3、将1～5重量份的分散剂加入S2步骤得到的混合液中搅拌。

进一步地，优选在S1步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为400～800rpm，搅拌时间为40～60分钟；

在S2步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为400～800rpm，搅拌时间为40～60分钟；

在S3步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为600～1000rpm，搅拌时间为70～80分钟。

实施例1

一种用于数据中心的固固相变冷却液，包括下列重量份组分：5重量份的全氟三丁胺，60重量份的二甲基硅油(粘度为0.65cP)，20重量份的气相二氧化硅，10重量份的二氧化钒粉体(掺杂的元素离子为W⁶⁺，掺杂原子比W/V＝2.59％，通过水热法掺杂，掺杂二氧化钒粉体的平均粒径D50＝50μm)，5重量份的十二烷基三甲氧基硅烷。

本实施例的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法如下：

S1、将5重量份的全氟三丁胺与60重量份的二甲基硅油混合，搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为40分钟。

S2、将20重量份的商用改性气相二氧化硅和10重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体加入S1得到的混合液搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为50分钟，

S3、将5重量份的十二烷基三甲氧基硅烷加入S2得到的混合液中搅拌，具体地，搅拌温度为45℃，转速为950rpm，搅拌时间为70分钟，得到冷却液。

对冷却液进行质量检测，其闪点为162℃、相变点为52℃、相变潜热为29J/g、密度(25℃)为1.16g/cc、运动粘度为1.38cSt、绝对粘度为2.78cP、比热容(40℃)为2467J/kg·℃、热导率(40℃)为0.174W/m·K、表面张力为16mN/m、介电常数1kHz为1.8、体积电阻率(25℃)为946Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为1b。

实施例2

一种可用于数据中心的固固相变冷却液，包括下列重量份的原料组分：10重量份的全氟丁基甲醚，55重量份的二甲基硅油(粘度为0.65cP)，15重量份的气相二氧化硅，17重量份的掺杂二氧化钒粉(掺杂离子为W⁶⁺，掺杂原子比W/V＝2.59％，通过水热法掺杂，掺杂二氧化钒粉体的平均粒径D50＝50μm)，3重量份的十二烷基三甲氧基硅烷。

本实施例制备的用于数据中心的固固相变冷却液的方法如下：

S1、将10重量份的全氟丁基甲醚与55重量份的二甲基硅油混合，搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为40分钟；

S2、将15重量份的商用改性气相二氧化硅和17重量份的掺杂二氧化钒粉加入S1得到的混合液搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为50分钟；

S3、将3重量份的十二烷基三甲氧基硅烷加入S2得到的混合液中搅拌，具体地，搅拌温度为45℃，转速为950rpm，搅拌时间为70分钟，得到冷却液。

对冷却液进行质量检测，其闪点为160℃、相变点为51℃、相变潜热为42J/g、密度(25℃)为1.24g/cc、运动粘度为1.31cSt、绝对粘度为2.53cP、比热容(40℃)为2276J/kg·℃、热导率(40℃)为0.161W/m·K、表面张力为16mN/m、介电常数1kHz为1.7、体积电阻率(25℃)为972Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为1b。

实施例3

一种可用于数据中心的固固相变冷却液，由下列按照重量份的原料组成：8重量份的全氟三丁胺，56重量份的二甲基硅油(粘度为10cP)，10重量份的气相二氧化硅，25重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体(掺杂的元素离子为Mo⁶⁺，掺杂质量比MoO₃/V₂O₃＝6％，通过溶胶凝胶法掺杂，掺杂二氧化钒粉体的平均粒径D50＝40μm)，1重量份的十二烷基三甲氧基硅烷。

本实施例制备所述可用于数据中心的固固相变冷却液的方法如下：

S1、将8重量份的全氟三丁胺与56重量份的二甲基硅油混合，搅拌备用，具体地，搅拌温度为50℃，转速为600rpm，搅拌时间为50分钟；

S2、将10重量份的商用改性气相二氧化硅和25重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体加入S1得到的混合液搅拌备用，具体地，搅拌温度为50℃，转速为600rpm，搅拌时间为40分钟；

S3、将1重量份的十二烷基三甲氧基硅烷加入S2得到的混合液中搅拌，具体地，搅拌温度为50℃，转速为800rpm，搅拌时间为75分钟，得到冷却液。

对冷却液进行质量检测，其闪点为160℃、相变点为45℃、相变潜热为40J/g、密度(25℃)为1.12g/cc、运动粘度为1.14cSt、绝对粘度为2.36cP、比热容(40℃)为2314J/kg·℃、热导率(40℃)为0.184W/m·K、表面张力为15mN/m、介电常数1kHz为1.9、体积电阻率(25℃)为1011Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为1b。

实施例4

一种可用于数据中心的固固相变冷却液，包括下列重量份组分：10重量份的全氟丁基甲醚，50重量份的乙基硅油(粘度为10cP)，10重量份的改性气相二氧化硅，25重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体(掺杂的元素离子为Mo⁶⁺，掺杂质量比MoO₃/V₂O₃＝4.3％，通过溶胶凝胶法掺杂，掺杂二氧化钒粉体的平均粒径D50＝30μm)，5重量份的十二烷基三甲氧基硅烷。

本实施例的用于数据中心的固固相变冷却液的方制备法如下：

S1、将7.5重量份的全氟丁基甲醚与50重量份的乙基硅油混合，搅拌备用，具体地，搅拌温度为47℃，转速为400rpm，搅拌时间为60分钟；

S2、将10重量份的商用改性气相二氧化硅和25重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体加入S1得到的混合液搅拌备用，具体地，搅拌温度为47℃，转速为400rpm，搅拌时间为60分钟；

S3、将5重量份的十二烷基三甲氧基硅烷加入S2得到的混合液中搅拌，具体地，搅拌温度为47℃，转速为600rpm，搅拌时间为80分钟，得到冷却液。

对冷却液进行质量检测，其闪点为164℃、相变点为37℃、相变潜热为51J/g、密度(25℃)为1.28g/cc、运动粘度为1.34cSt、绝对粘度为2.54cP、比热容(40℃)为2491J/kg·℃、热导率(40℃)为0.201W/m·K、表面张力为17mN/m、介电常数1kHz为2.0、体积电阻率(25℃)为1073Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为1b。

对比例1

相比上述实施例1至4，该对比例的一种用于数据中心的固固相变冷却液，其区别在于，二氧化钒粉未经元素掺杂，包括下列重量份组分：10重量份的全氟丁基甲醚，55重量份的二甲基硅油(粘度为0.65cP)，15重量份的气相二氧化硅，17重量份的未掺杂元素离子的二氧化钒粉(体粉体的平均粒径D50＝50μm)，1重量份的十二烷基三甲氧基硅烷。

本对比例的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法如下：

S1、将10重量份的全氟丁基甲醚与55重量份的二甲基硅油混合，搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为40分钟；

S2、将15重量份的商用改性气相二氧化硅和17重量份的未掺杂元素离子的二氧化钒粉体加入S1得到的混合液搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为50分钟；

S3、将1重量份的十二烷基三甲氧基硅烷加入S2得到的混合液中搅拌，具体地，搅拌温度为45℃，转速为950rpm，搅拌时间为70分钟，得到冷却液。

对冷却液进行性能检测，其闪点为162℃、相变点为68℃、相变潜热为27J/g、密度(25℃)为1.08g/cc、运动粘度为1.34cSt、绝对粘度为2.37cP、比热容(40℃)为2227J/kg·℃、热导率(40℃)为0.129W/m·K、表面张力为16mN/m、介电常数1kHz为1.8、体积电阻率(25℃)为934Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为1b。

与实施例2相比，在二氧化钒粉体中未掺杂元素离子的情况下，制得的冷却液的相变潜热远低于二氧化钒粉体中掺杂元素离子的相变潜热，也就意味着其作为冷却液的换热速率远低于二氧化钒粉体中掺杂元素离子的冷却液，此外，对比例1的相变温度为68℃，其相变温度远高于实施例2，对比例1的温度偏高，对发热部件的长期使用寿命不利。

对比例2

相比上述实施例1至4，该实施例的一种用于数据中心的固固相变冷却液，其区别在于，不添加二氧化钒粉体，包括下列重量份组分：5重量份的全氟三丁胺，60重量份的二甲基硅油(粘度为0.65cP)，20重量份的气相二氧化硅，1重量份的十二烷基三甲氧基硅烷。

本对比例的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法如下：

S1、将5重量份的全氟三丁胺与60重量份的二甲基硅油混合，搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为40分钟。

S2、将20重量份的商用改性气相二氧化硅加入S1得到的混合液搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为50分钟，

S3、将1重量份的十二烷基三甲氧基硅烷加入S2得到的混合液中搅拌，具体地，搅拌温度为45℃，转速为950rpm，搅拌时间为70分钟，得到冷却液。

对冷却液进行质量检测，其闪点为162℃、在10～70℃无相变点、无相变潜热、密度(25℃)为1.28g/cc、运动粘度为1.32cSt、绝对粘度为2.11cP、比热容(40℃)为2107J/kg·℃、热导率(40℃)为0.152W/m·K、表面张力为15mN/m、介电常数1kHz为1.7、体积电阻率(25℃)为973Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为1b。

与实施例1相比，在不添加相变材料二氧化钒粉体的情况下，制得的冷却液在10～70℃无相变点，无相变潜热，其已不适合用作冷却液。

对比例3

相比上述实施例1至4，该对比例的一种用于数据中心的固固相变冷却液，其区别在于，不添加导热颗粒，包括下列重量份组分：8重量份的全氟三丁胺，重量份的二甲基硅油(粘度为10cP)，25重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体(掺杂的元素离子为Mo⁶⁺，掺杂质量比MoO₃/V₂O₃＝6％，通过溶胶凝胶法掺杂，掺杂二氧化钒粉体的平均粒径D50＝40μm)，1重量份的十二烷基三甲氧基硅烷。

本对比例的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法如下：

S1、将8重量份的全氟三丁胺与56重量份的二甲基硅油混合，搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为40分钟。

S2、将25重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体加入至S1得到的混合液再次搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为50分钟，

S3、将1重量份的十二烷基三甲氧基硅烷加入S2得到的混合液中搅拌，具体地，搅拌温度为45℃，转速为950rpm，搅拌时间为70分钟，得到冷却液。

对冷却液进行质量检测，其闪点为161℃、相变点为44℃、相变潜热为34J/g、密度(25℃)为1.22g/cc、运动粘度为1.23cSt、绝对粘度为2.54cP、比热容(40℃)为2161J/kg·℃、热导率(40℃)为0.134W/m·K、表面张力为17mN/m、介电常数1kHz为2.2、体积电阻率(25℃)为845Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为1a。

与实施例3相比，在不添加导热颗粒(气相二氧化硅粉体)的情况下，制得的冷却液密度、粘度增加，比热容、热导率降低，影响其用作冷却液的流动性和传热效果。

对比例4

相比上述实施例1至4，该对比例的一种用于数据中心的固固相变冷却液，其区别在于，不添加分散剂，包括下列重量份组分：10重量份的全氟丁基甲醚，50重量份的乙基硅油(粘度为10cP)，10重量份的改性气相二氧化硅，25重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体(掺杂的元素离子为Mo⁶⁺，掺杂质量比MoO₃/V₂O₃＝4.3％，通过溶胶凝胶法掺杂，掺杂二氧化钒粉体的平均粒径D50＝30μm)。

本对比例的用于数据中心的固固相变冷却液的方制备法如下：

S1、将10重量份的全氟丁基甲醚与50重量份的乙基硅油混合，搅拌备用，具体地，搅拌温度为47℃，转速为400rpm，搅拌时间为60分钟；

S2、将10重量份的商用改性气相二氧化硅和25重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体加入S1得到的混合液搅拌备用，具体地，搅拌温度为47℃，转速为400rpm，搅拌时间为60分钟；

S3、对S2得到的混合液进行搅拌，具体地，搅拌温度为47℃，转速为600rpm，搅拌时间为80分钟，得到冷却液。

对冷却液进行质量检测，其闪点为164℃、相变点为37℃、相变潜热为48J/g、密度(25℃)为1.24g/cc、运动粘度为1.52cSt、绝对粘度为2.76cP、比热容(40℃)为2521J/kg·℃、热导率(40℃)为0.189W/m·K、表面张力为19mN/m、介电常数1kHz为2.0、体积电阻率(25℃)为1041Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为1b。

与实施例4相比，在不添加分散剂的情况下，制得的冷却液相变潜热相当，但密度、粘度大大增加，影响其用作冷却液的流动性和传热效果。

对比例5

相比上述实施例1至4，该对比例的一种用于数据中心的固固相变冷却液，其区别在于，不添加氟化液，包括下列重量份组分：60重量份的二甲基硅油(粘度为0.65cP)，20重量份的气相二氧化硅，10重量份的二氧化钒粉体(掺杂的元素离子为W⁶⁺，掺杂原子比W/V＝2.59％，通过水热法掺杂，掺杂二氧化钒粉体的平均粒径D50＝50μm)，5重量份的十二烷基三甲氧基硅烷。

本对比例的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法如下：

S1、取60重量份的二甲基硅油，搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为40分钟。

S2、将20重量份的商用改性气相二氧化硅和10重量份的掺杂元素离子的二氧化钒粉体加入S1的二甲基硅油搅拌备用，具体地，搅拌温度为45℃，转速为750rpm，搅拌时间为50分钟，

S3、将5重量份的十二烷基三甲氧基硅烷加入S2得到的混合液中搅拌，具体地，搅拌温度为45℃，转速为950rpm，搅拌时间为70分钟，得到冷却液。

对冷却液进行质量检测，其闪点为162℃、相变点为52℃、相变潜热为28J/g、密度(25℃)为1.31g/cc、运动粘度为1.57cSt、绝对粘度为2.97cP、比热容(40℃)为2471J/kg·℃、热导率(40℃)为0.152W/m·K、表面张力为18mN/m、介电常数1kHz为1.8、体积电阻率(25℃)为955Ω·m、铜片腐蚀试验(121℃，3h)结果为2b。

与实施例1相比，在不添加氟化液的情况下，制得的冷却液粘度增加、热导率降低，降低传热效率；且铜片腐蚀实验表明本对比例冷却液对机械产品具有一定的腐蚀作用，已无法用作冷却液给设备降温。

可以理解的，在上述实施例及其替换方案中，全氟三丁胺还可替换为全氟丁基甲醚、1,1,1,2,2,3,3,4,4-九氟-4-甲氧基丁烷、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基4-(三氟甲基)-戊烷、2-(三氟甲基)-3-乙氧基十二氟己烷中的至少一种，二甲基硅油还可替换为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油中的至少一种，二氧化钒的掺杂离子还可以替换为Mo⁶⁺、F^-、Mg²、Si^{4 +}、B³⁺中的一种或多种，气相二氧化硅还可替换为氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、氢氧化铝中的至少一种，十二烷基三甲氧基硅烷还可替换为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。

本发明制备一种可用于数据中心的固固相变冷却液，可用于数据中心冷板散热工质，本发明的冷却液可取代空气、单相浸没液、喷淋制冷液等作为冷媒，降低数据中心散热功耗，且制备简便污染低；相变材料为二氧化钒粉体，为体系提供潜热，提升换热速率，还能提高导热性能，通过在二氧化钒中掺入不同的元素离子，可以调控相变温度，制成冷却液后，在更多温区实现数据中心散热；氟化液具有防腐作用，能够增加体系流动性并强化传热效率；聚硅氧烷可提高导热性能，具有一定的流动性，不易挥发，而且将其作为冷却液的主要成分，可降低生产成本；导热颗粒为相变材料提供位点，稳定附着不脱落，提升体系稳定性，从而提升体系的导热性能；分散剂可降低冷却液的粘度，提高流动性。本发明的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法配方简单，生产工艺简单、生产过程安全、反应条件温和、生产成本低，使本发明制备的冷却液具有优于传统冷却液的导热性能，且易用于大批量生产。

本发明制备的用于数据中心的固固相变冷却液具有潜热大、传热效率高、散热功耗低、化学稳定性好，即冷却液在工作时状态不变的优点，本发明综合实现了可用于数据中心的固固相变冷却液具有较高的传热性能。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，包括以下重量份组分：5～10重量份的氟化液，50～60重量份的聚硅氧烷，10～20重量份的导热颗粒，10～25重量份的二氧化钒粉体，1～5重量份的分散剂，所述二氧化钒粉体为掺杂有元素离子的二氧化钒粉体。

2.根据权利要求1所述的用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，所述二氧化钒粉体的平均粒径D50为30～50μm。

3.根据权利要求1所述的用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，所述元素离子包括W⁶⁺、Mo⁶⁺、F^-、Mg²、Si⁴⁺、B³⁺中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，所述元素离子在所述二氧化钒粉体中的质量百分比为2.59％～6％。

5.根据权利要求1所述的用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，所述元素离子的掺杂方式为水热法掺杂或溶胶凝胶法掺杂。

6.根据权利要求1所述的用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，所述氟化液包括全氟三丁胺、全氟丁基甲醚、1,1,1,2,2,3,3,4,4-九氟-4-甲氧基丁烷、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基4-(三氟甲基)-戊烷、2-(三氟甲基)-3-乙氧基十二氟己烷中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，所述聚硅氧烷包括二甲基硅油、甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，所述导热颗粒为气相二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、氢氧化铝中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的用于数据中心的固固相变冷却液，其特征在于，所述分散剂为十二烷基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。

10.一种权利要求1-9任意一项所述的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将5～10重量份的氟化液与50～60重量份的聚硅氧烷混合，搅拌备用，得到混合液；

S2、将10～20重量份的导热颗粒和10～25重量份的二氧化钒粉体加入S1步骤得到的混合液搅拌备用；

S3、将1～5重量份的分散剂加入S2步骤得到的混合液中搅拌。

11.根据权利要求10所述的用于数据中心的固固相变冷却液的制备方法，其特征在于，在所述S1步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为400～800rpm，搅拌时间为40～60分钟；

在所述S2步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为400～800rpm，搅拌时间为40～60分钟；

在所述S3步骤中，搅拌温度为45～50℃，转速为600～1000rpm，搅拌时间为70～80分钟。