直径不到10纳米的铜颗粒将使更小型、更轻刑的热交换系统成为可能
汽车散热器依靠防冻剂来帮助传递热量和保持汽车运行的冷却。经过十年的研发,一种含铜的新型热传导液,有望能极大的提高制冷效率。
在阿肯尼(Argonne)国家实验室,曹艾(Choi)博士领导的5人研究小组正在研发“纳米制冷液”,使用直径不到10纳米的铜颗粒。他们希望其先进的制冷液能在今后几年内商品化,从而使许多工业行业能够使用更小型、更轻型的热交换系统。
曹艾博士是热传导领域的专家,据他介绍,这种很小的铜颗粒,因为其表面积与体积的比很大,仅仅需要百分之一体积的十分之三的数量,就能工作。
先前尝试过使用微米大小的金属颗粒制作热传导液 ,都没有成功。但是比微米颗粒小得多的纳米颗粒,其表面积与体积比是前者的1000倍。纳米颗粒证明工作良好。此外,需要添加少量的硫基乙酸来提高导热性。这种酸还能防止颗粒下沉。
起初,这个研究小组曾尝试使用铜和铝的氧化物。 在颗粒浓度为体积的4%的条件下,液体导热性提高了20%。而使用纯铜的纳米 晶体颗粒后,液体的导热性提高了40%。
这种铜颗粒的制取是金属蒸汽与吹动的低压气体直接接触凝固而成的,几乎没有任何结块。如果过期,其导热性有轻微的削弱。
纳米制冷液现已有专利
曹艾博士和他的一个同事易斯特曼(Eastman)先生拥有这项发明的专利。他们正在与主要的生产制冷液厂商接触,力争将其产品商业化。这一过程可能要长达5年。
高导热制冷液将促使汽车制造厂商缩小其发动机的尺寸(采用更细液体管道),在散热器缩小的同时有更大的散热量,使汽车设计更加合理。其它的潜在应用如大型供热和空调系统、制备食物和饮料设备、特别是用于核反应堆的冷却以及超级电脑的进一步小型化。
可能产生的技术阻力是在热传导系统中悬浮的铜颗粒与其它金属发生电化学反应。曹艾博士指出如果使用铜或黄铜制造的汽车散热器, 一定没有问题。
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