KR101599784B1 - 절연 냉각 유체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

절연 냉각 유체는 절연 오일, 절연 오일 내에 분산된 나노 입자, 및 절연 오일에 혼합되어 나노 입자들 사이에 개재되는 소수성 계면 활성제를 포함한다. 소수성 성분들이 혼합되어 분산성, 열전도성이 향상된 저점도 절연 냉각 유체가 구현될 수 있다.

Description

절연 냉각 유체 및 이의 제조 방법{INSULATIVE COOLING FLUIDS AND METHODS OF PREPARING THE SAME}
본 발명은 절연 냉각 유체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 분산 입자를 포함하는 절연 냉각 유체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차, 발전기, 각종 전자 장치 등에 채용되는 발열성 소자는 지속적인 동작을 위해 적절한 냉각이 필요하다. 일반적으로, 공기와 같은 기체를 이용한 공랭 방식이 상용되고 있으나, 공기의 열전도도는 매우 낮아 냉각 효율의 한계가 있다.
냉각 효율 측면에서는 물과 같은 유체를 직접 상기 발열성 소자에 접촉시키는 방식이 바람직하나, 절연성 확보를 위해 추가 부품, 장치가 필요하다. 이에 따라, 유체의 높은 열전도도 효과를 상쇄시키며 고비용이 소요될 수 있다.
따라서, 높은 열전도도, 절연성을 동시에 만족시키는 냉각 유체의 개발이 필요하다.
예를 들면, 실용신안문헌 1은 라디에이터의 접촉식 냉각을 위해 물, 알코올과 같은 냉매와 산화분말을 포함한 절연 유체를 개시하고 있다.
1. 공개실용신안공보 20-2008-003117(2008.08.06)
본 발명의 일 과제는 우수한 효율성을 갖는 절연 냉각 유체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 우수한 효율성을 갖는 절연 냉각 유체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체는 절연 오일, 상기 절연 오일 내에 분산된 탄소 나노 입자, 및 상기 절연 오일에 혼합되어 상기 탄소 나노 입자들 사이에 개재되는 소수성 계면 활성제를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연 오일은 실리콘(silicone) 오일을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연 오일은 약 0.5 cP 내지 약 0.8 cP 범위의 점도를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 탄소 나노 입자는 소수성 표면을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 탄소 나노 입자는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube: MWCNT), 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube: SWCNT), 그래파이트(graphite) 또는 탄소 나노와이어를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 탄소 나노 입자는 MWCNT로 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 소수성 계면 활성제는 올레일 알코올(oleyl alcohol)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 탄소 나노 입자의 각 입자는 상기 올레일 알코올에 의해 코팅될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 소수성 계면 활성제 및 상기 절연 오일의 부피비는 약 1:1 내지 약 1:4 범위일 수 있다.
상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체의 제조 방법에 따르면, 소수성 계면 활성제 및 탄소 나노 입자를 혼합하여 분산 입자 유체를 제조한다. 상기 분산 입자 유체를 교반한다. 교반된 상기 분산 입자 유체에 절연 오일을 혼합한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 분산 입자 유체를 교반한 후, 상기 절연 오일이 혼합되기 전 소정의 시간 동안 상기 분산 입자 유체를 안정화시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 분산 입자 유체에 절연 오일을 혼합한 후, 초음파 분산기를 사용해 혼합 유체를 교반할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 탄소 나노 입자 및 소수성의 계면 활성제를 혼합한 후, 실리콘 오일과 같은 절연 오일을 첨가하여, 절연 냉각 유체를 제조할 수 있다. 열전도성이 우수한 탄소 나노 입자를 사용하여 냉각 효율을 증가시키고, 실리콘 오일을 사용하여 저점도성 및 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 올레일 알코올과 같은 상기 소수성의 계면 활성제와 상기 탄소 나노 입자를 미리 접촉시킴으로써 상기 탄소 나노 입자의 응집을 방지하고 분산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체의 혼합 형태를 나타내는 개략도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 절연 나노 유체 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
절연 냉각 유체
예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체는 절연 오일(oil), 분산 입자 및 계면 활성제를 포함할 수 있다.
상기 절연 오일은 상기 절연 냉각 유체의 베이스 매체로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 절연 오일로서 절연성 및 이동성이 우수한 실리콘(silicone) 오일을 사용할 수 있다.
이에 따라, 상기 절연 냉각 유체가 전자 장치의 냉각을 위해 직접 접촉 방식으로 적용되더라도, 전류 누출과 같은 문제를 방지할 수 있다. 또한, 상기 절연 오일로서 점도가 낮은 실리콘 오일 계열 물질을 선택할 수 있다. 따라서, 상기 절연 냉각 유체는 향상된 이동성으로 인해 대류에 의한 냉각 효과를 증진시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연 냉각 유체의 절연 오일로서 사용되는 상기 실리콘 오일의 점도는 약 10 cP 이하일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 약 1 cP 이하의 실리콘 오일을 사용할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 물(H20)과 유사한 점도를 갖는 실리콘 오일이 사용될 수 있다. 예를 들면, 약 0.5 cP 내지 0.8 cP 범위의 점도를 갖는 실리콘 오일이 사용될 수 있다.
상술한 점도(cP) 값은 상온에서 측정된 값일 수 있다. 예를 들면, 상기 점도는 약 30 oC의 온도에서 측정된 값일 수 있다.
상기 분산 입자는 상기 절연 오일 내부에 분산되어 상기 절연 냉각 유체의 열전도성을 향상시킬 수 있다.
상기 분산 입자로서 냉각 효율을 향상시키기 위해 높은 열전도도를 가지며, 상기 절연 오일 내부에서의 분산성 향상을 위해 친유성 및/또는 소수성을 갖는 물질을 선택할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 분산 입자는 탄소 나노 입자와 같은 탄소계열 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 분산 입자는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube: MWCNT) 또는 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube: SWCNT)와 같은 탄소나노튜브(CNT) 계열 물질, 그래파이트(graphite), 탄소 나노와이어 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 분산 입자로서 MWCNT를 사용할 수 있다. MWCNT를 사용하는 경우 경제적인 측면에서 유리할 수 있다.
상기 분산 입자의 함량은 상기 절연 냉각 유체의 절연성 및 열전도성 두 측면을 고려하여 결정될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 분산 입자는 상기 절연 냉각 유체의 총 부피 대비 약 0.005 % 내지 약 0.04 %의 부피비로 포함될 수 있다. 상기 분산 입자의 부피비가 약 0.005% 미만인 경우, 상기 절연 냉각 유체의 충분한 열전도도가 확보되지 않아 냉각 효과가 저하될 수 있다. 상기 분산 입자의 부피비가 약 0.04 %를 초과하는 경우, 상기 분산 입자가 상기 절연 유체 내부에서 균일하게 분산되지 않을 수 있으며, 상기 절연 냉각 유체의 충분한 절연성이 확보되지 않을 수 있다.
상기 계면 활성제는 상기 분산 입자의 상기 절연 오일 내에서의 분산 상태를 유지시키기 위해 첨가될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 계면 활성제는 실질적으로 친유성 및/또는 소수성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 계면 활성제는 상기 절연 오일 및 상기 분산 입자와 상호 작용할 수 있으며, 상기 분산 입자의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 계면 활성제로서 올레일 알코올(Oleyl alcohol) 계열 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 계면 활성제로서 탄소수 15(C15) 이상의 올레일 알코올을 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 올레일 알코올은 히드록시기(-OH)에 결합된 긴 탄화수소 사슬을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 올레일 알코올은 하기의 화학식으로 표시될 수 있다.
[화학식]
Figure 112014118216165-pat00001
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체의 혼합 형태를 나타내는 개략도이다. 예를 들면, 도 1은 분산 입자(MWCNT) 및 계면 활성제(Oleyl alcohol)의 절연 오일(Silicone oil) 내 분산 형태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 올레일 알코올 분자들(예를 들면, 탄화수소 사슬)이 인접하는 상기 분산 입자들 사이에 개재되어, 상기 분산 입자들이 서로 응집되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 분산 입자들이 상기 절연 오일 전체에 걸쳐서 고르게 분포될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 계면 활성제는 상기 절연 오일보다 상대적으로 큰 점도를 가질 수 있다. 그러나, 베이스 물질인 상기 절연 오일로서 상술한 바와 같이 물과 유사한 점도를 갖는 실리콘 오일을 사용하므로, 상기 절연 냉각 유체 전체적으로 낮은 점도를 유지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 계면 활성제 및 상기 절연 오일의 부피비(계면 활성제 부피:절연 오일 부피)는 약 1:1 내지 약 1:4 범위의 값을 가질 수 있다.
상기 부피비가 약 1:1 미만인 경우, 상기 절연 냉각 유체의 점도가 지나치게 증가하여 충분한 대류 열전달 효과를 확보하기 곤란하다. 반면, 상기 부피비가 약 1:4를 초과하는 경우 상기 분산 입자의 균일한 분포 또는 분산성을 확보하기가 곤란할 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체에 있어서, 저점도의 실리콘 오일 내 열전도성을 갖는 분산 입자를 분산시켜, 절연성 및 열전도성을 동시에 만족시킬 수 있다. 상기 분산 입자로서 예를 들면, MWCNT를 사용하여 열전도 효과를 향상시킴과 동시에 실질적으로 긴 원통형 형상을 갖는 MWCNT들 사이의 응집을 방지하기 위해 소수성 고분자 구조의 계면 활성제를 사용할 수 있다. 상술한 조합에 의해, 절연성, 열전도성, 저점도성, 고분산성을 모두 만족시키는 절연 냉각 유체를 구현할 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 계면 활성제 및 분산 입자를 각각 준비할 수 있다(단계 S10).
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 분산 입자로서 MWCNT, CWCNT와 같은 탄소 계열 물질 또는 탄소 나노 입자를 사용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 분산 입자로서 MWCNT를 사용할 수 있다.
상기 계면 활성제로서 소수성 표면을 갖는 MWCNT의 균일한 분산을 위해 친유성 및/또는 소수성을 갖는 고분자 계열 물질을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 계면 활성제로서 예를 들면, C15 이상의 올레일 알코올을 사용할 수 있다.
각각 준비된 상기 계면 활성제 및 분산 입자를 서로 혼합한 후 충분히 교반하여 분산 입자 유체를 제조할 수 있다(단계 S20).
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 분산 입자를 절연 오일 내에 투입하기 전에 미리 상기 계면 활성제와 혼합시킴으로써 상기 분산 입자들 사이의 응집을 방지할 수 있다.
예를 들면, 상기 분산 입자 표면이 상기 계면 활성제에 의해 충분히 코팅될 수 있도록, 상기 교반 과정을 충분한 시간 동안(예를 들면, 1시간 이상) 지속할 수 있다. 추가적으로, 상기 분산 입자가 상기 계면 활성제 내에서 안정화될 수 있도록 상기 분산 입자 유체를 소정의 시간 동안 절연 오일과의 혼합 전에 대기시킬 수 있다.
상기 소정의 대기 시간 이후, 상기 분산 입자 유체에 절연 오일을 첨가할 수 있다(단계 S30).
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연 오일로서 점도가 낮고 절연성이 우수한 실리콘 오일을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 실리콘 오일로서 점도가 약 10 cP 이하 또는 약 1 cP 이하의 것을 선택할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 약 0.5 cP 내지 0.8 cP 범위의 점도를 갖는 실리콘 오일이 사용될 수 있다.
절연 냉각 유체의 저점도 또는 이동성을 확보하고, 상기 분산 입자의 균일한 분산성을 구현하기 위해 상기 계면 활성제 및 상기 절연 오일의 혼합비(또는 부피비)가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 절연 오일은 상기 계면 활성제 및 상기 절연 오일의 부피비가 약 1:1 내지 약 1:4 범위로 조절되도록 첨가될 수 있다.
상기 절연 오일 첨가 후, 상기 분산 입자가 상기 절연 오일 내에 고르게 분산되도록 혼합 또는 교반할 수 있다(단계 S40).
일부 실시예들에 따르면, 상기 혼합 또는 교반 공정은 초음파 분산기(ultrasonicator)를 사용하여 수행될 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 분산 입자를 절연 오일 내에 투입하기 전에 계면 활성제와 혼합하여 분산 입자 유체를 제조할 수 있다. 이후, 상기 분산 입자 유체를 상기 절연 오일과 혼합함으로써, 절연 냉각 유체를 제조할 수 있다. 그러므로, 상기 분산 입자를 미리 상기 계면 활성제로 코팅 또는 인캡슐레이션(encapsulation) 시킴으로써 상기 절연 냉각 유체가 반복 사용되더라도 분산성이 열화되지 않고 실질적으로 동일하게 유지될 수 있다.
이하에서는, 구체적인 실험예를 참조로 예시적인 실시예들에 따른 절연 냉각 유체의 특성에 대해 보다 상세히 설명한다.
실험예 1: 절연 냉각 유체의 전기 전도도 측정
전구를 포함하는 회로에 전류계를 연결하고, 실시예 및 비교예들의 유체들에 대한 전류 및 전구 점멸 여부를 확인하였다.
실험 결과는 하기의 표 1에 기재된 바와 같다.
구 분 유체 조성 전류(mA) 전구 점멸
실시예 1 MWCNT(0.02g) + 올레일 알코올 (40mL) 0.01 X
비교예 1 올레일 알코올(40 mL) 0.01 X
비교예 2 NaCl + 물 129.3 O
비교예 3 탈이온수 0.03 X
비교예 4 수돗물 2.30 X
상기의 표 1을 참조하면, NaCl을 포함한 비교예 2를 제외하고는 전구가 점등되지 않았다. 또한, MWCNT 및 올레일 알코올을 함유한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 분산 입자 유체(실시예 1)의 경우, 올레일 알코올 단독 유체에서와 실질적으로 동일 수준의 전류가 측정되었다.
따라서, MWCNT가 올레일 알코올에 균일하게 분산시킴으로써 절연 냉각 유체의 충분한 절연성이 확보됨을 확인할 수 있다.
실험예 2: 절연 냉각 유체의 점도 측정
물(비교예 5) 및 올레일 알코올 단독 유체(비교예 6)의 점도를 측정하였다. 또한, 도 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일한 방법에 의해 MWCNT, 올레일 알코올 및 실리콘 오일 함량을 변화시키면서 실시예 2 내지 실시예 4의 절연 냉각 유체를 제조하였다. 실시예들의 유체들에 대한 점도를 각각 측정하였다. 점도 값들은 30 oC에서 측정되었다.
실험 결과는 하기의 표 2에 기재된 바와 같다.
구분 유체 조성 MWCNT(부피%) 점도(cP)
비교예 5 물 0 0.79
비교예 6 올레일 알코올 0 20.1
실시예 2 올레일 알코올+실리콘 오일
(80mL:240mL)		 0 0.82
실시예 3 올레일 알코올+실리콘 오일
(80mL:320mL)		 0.0185 0.89
실시예 4 올레일 알코올+실리콘 오일
(80mL:320mL)		 0.0077 0.85
상기의 표 2를 참조하면, 올레일 알코올은 물에 비해 상당히 큰 점도를 가지나, 적절한 비율로 실리콘 오일과 혼합됨으로써 실질적으로 물과 유사한 정도를 갖는 절연 냉각 유체가 제조됨을 확인할 수 있다. 따라서, MWCNT가 포함된 절연 냉각 유체(실시예 3 및 실시예 4)의 경우 이동성이 향상되므로, 대류 또는 유체 이동에 의해 냉각 효율 또는 열전달 효과가 추가적으로 향상될 수 있음을 추정할 수 있다.
실험예 3: 절연 냉각 유체의 열전도도 측정
실리콘 오일 단독(비교예 7) 및 올레일 알코올 단독(비교예 8) 유체의 열전도도를 측정하였다. 또한 상술한 실시예 2 내지 실시예 4의 절연 냉각 유체의 열전도도를 각각 측정하였다.
실험 결과는 하기의 표 3에 기재된 바와 같다.
구분 유체 조성 MWCNT(부피%) 열전도도
(W/mㅇK)
비교예 7 실리콘 오일 0 0.101
비교예 8 올레일 알코올 0 0.158
실시예 2 올레일 알코올+실리콘 오일
(80mL:240mL)		 0 0.116
실시예 3 올레일 알코올+실리콘 오일
(80mL:320mL)		 0.0185 0.123
실시예 4 올레일 알코올+실리콘 오일
(80mL:320mL)		 0.0077 0.120
상기의 표 3을 참조하면, 실시예 4의 절연 냉각 유체의 경우 실리콘 오일(비교예 7) 보다 약 18% 증가된 열전도도를 갖는 것으로 측정되었다. 또한, 실시예 4보다 MWCNT의 함량이 증가된 실시예 3의 경우, 비교예 7보다 약 21% 증가된 열전도도를 갖는 것으로 측정되었다.
상술한 실험예들을 참조하여 설명한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따르면, 소정의 절연성을 만족시키면서 저점도 및 향상된 열전도도를 갖는 절연 냉각 유체를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 탄소 나노 입자, 소수성 및 친유성을 갖는 절연 오일, 고분자성 계면 활성제를 혼합하여 열전도성, 분산성, 재활용성 등이 향상된 절연 냉각 유체를 수득할 수 있다. 상기 절연 냉각 유체는 자동차 엔진, 배터리 등의 냉각 유체, 또는 각종 전자, 전기 장치의 냉각매로서 활용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 절연 오일;
    상기 절연 오일 내에 분산되며 소수성 표면을 갖는 탄소 나노 입자; 및
    상기 절연 오일에 혼합되어 상기 탄소 나노 입자들 사이에 개재되며 올레일 알코올을 포함하는 소수성 계면 활성제를 포함하는 절연 냉각 유체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연 오일은 실리콘(silicone) 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 절연 오일은 0.5 cP 내지 0.8 cP 범위의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 탄소 나노 입자는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube: MWCNT), 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube: SWCNT), 그래파이트(graphite) 및 탄소 나노와이어로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서, 상기 탄소 나노 입자는 MWCNT로 구성된 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 탄소 나노 입자의 각 입자는 상기 올레일 알코올에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 소수성 계면 활성제 및 상기 절연 오일의 부피비는 1:1 내지 1:4인 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체.
  10. 올레일 알코올을 포함하는 소수성 계면 활성제 및 소수성 표면을 갖는 탄소 나노 입자를 혼합하여 분산 입자 유체를 제조하는 단계;
    상기 분산 입자 유체를 교반하는 단계; 및
    교반된 상기 분산 입자 유체에 절연 오일을 혼합하는 단계를 포함하는 절연 냉각 유체의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 분산 입자 유체를 교반하는 단계 이후, 상기 절연 오일이 혼합되기 전 소정의 시간 동안 상기 분산 입자 유체를 안정화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 탄소 나노 입자로서 MWCNT가 사용되며,
    상기 절연 오일로서 실리콘 오일이 사용되는 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 분산 입자 유체에 절연 오일을 혼합하는 단계 이후에 초음파 분산기를 사용해 교반하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 냉각 유체의 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11749857B2 (en) 2018-12-20 2023-09-05 Lg Energy Solution, Ltd. Heat-radiating fluid composition and battery module comprising the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007039621A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Nippon Handa Kk 熱伝導性シリコーンオイル組成物、放熱剤および電子機器
KR20080003117U (ko) 2007-02-01 2008-08-06 임성황 점도가 작은 유체에 의한 접촉식 라디에이터
KR20090110670A (ko) * 2008-04-18 2009-10-22 주식회사 엘지화학 전기영동법을 이용한 탄소섬유 개질방법
KR20110105311A (ko) * 2010-03-18 2011-09-26 서울대학교산학협력단 표면에 계면활성제가 도입된 실리카/이산화티타늄 코어-셀 나노입자를 포함한 전기유변유체의 제조방법
KR20130107986A (ko) * 2012-03-23 2013-10-02 주식회사 지앤씨 발광 다이오드 조명 기기

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6695974B2 (en) * 2001-01-30 2004-02-24 Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation Nano carbon materials for enhancing thermal transfer in fluids
US8222190B2 (en) * 2009-08-19 2012-07-17 Nanotek Instruments, Inc. Nano graphene-modified lubricant
KR20120008694A (ko) * 2010-07-19 2012-02-01 삼성전자주식회사 투명성을 갖는 전기유변유체, 투명성을 갖는 전기유변유체의 제조방법, 및 투명성을 갖는 전기유변유체를 이용한 표시장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007039621A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Nippon Handa Kk 熱伝導性シリコーンオイル組成物、放熱剤および電子機器
KR20080003117U (ko) 2007-02-01 2008-08-06 임성황 점도가 작은 유체에 의한 접촉식 라디에이터
KR20090110670A (ko) * 2008-04-18 2009-10-22 주식회사 엘지화학 전기영동법을 이용한 탄소섬유 개질방법
KR20110105311A (ko) * 2010-03-18 2011-09-26 서울대학교산학협력단 표면에 계면활성제가 도입된 실리카/이산화티타늄 코어-셀 나노입자를 포함한 전기유변유체의 제조방법
KR20130107986A (ko) * 2012-03-23 2013-10-02 주식회사 지앤씨 발광 다이오드 조명 기기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11749857B2 (en) 2018-12-20 2023-09-05 Lg Energy Solution, Ltd. Heat-radiating fluid composition and battery module comprising the same

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