【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于主動式熱泵和微電子熱管理，涉及鐵電高分子材料的堿性化學處理、多層電容結構的鐵電高分子薄膜構建，以及高通量熱開關的熱泵裝置設計和構建方法。
技術介紹
1、近幾十年來，隨著電子技術的飛速發展，微電子器件的集成度和功耗增加其引起的發熱量更是呈指數增長。微電子芯片的散熱問題日益突出，并逐漸成為該領域的主要挑戰之一。傳統的風冷散熱器難以滿足電子設備的小型化和高散熱效率需求。基于蒸氣壓縮制冷技術(如空調，冰箱等)目前已達到了熱力學極限，并難以做到小型化尺寸去適應微型電子設備的熱管理需求。此外，蒸氣壓縮制冷技術還面臨著許多不可克服的缺點，如成本高、制冷性能系數低，cop小于3、環境污染等。值得注意的是，微流控熱開關技術可以有效地應用在微電子器件的熱管理上。通過液體的流動，在高發熱的電子器件上進行循環搬運熱量從而達到制冷目的。但微流管中的液體溫度會逐步被加熱，并降低制冷效果，同時過熱的液體介質會造成冷卻效率的不穩定，嚴重降低散熱效果。因此，亟需一種新型化的熱管理方案與結合微流體熱開關并保障電子器件高效運行。
2、隨著科研人員的不斷推進，固態制冷技術差取得了不斷的進展。固態制冷技術由于其制冷響應快，不含溫室效應如氫氟烴等有害氣體，得到了大家的廣泛關注。這種能夠實現高效熱管理的制冷技術有望取代傳統的蒸氣壓縮制冷系統。同時，固態熱管理裝置表現出尺寸小和結構簡單等特點，可以更易集成到電子設備系統中，是保證電子設備高效運行的途徑之一。在所有卡效應制冷技術中，彈卡制冷和磁卡制冷需要巨大的外置設備來引入力場和磁場，因此難以集成在微電
3、將電卡熱效應鐵電高分子構建成多層電容器，與微流體熱開關結合可以實現高效的冷熱分離和超薄的高通量制冷器件，給微電子產品的熱失效和熱集中問題提供了高制冷密度方案。
技術實現思路
1、本專利技術針對目前微電子產品的熱失效、熱故障和現有的散熱器件體積大、制冷效率低等問題。本專利技術制備了一種超薄的高通量電卡制冷器件，包括鐵電高分子材料的堿性化學處理、多層電容結構的鐵電高分子薄膜，以及高通量熱開關的熱泵裝置設計和構建方法。
2、本專利技術的技術方案：對鐵電高分子[p(vdf-trfe)、p(vdf-trfe-cfe)、p(vdf-trfe-ctfe)等]進行弱堿性[(c\h9n、naoh、c6h15n、koh?si(oh)4、nh3·h2o,等)]化學改性，在其主鏈上脫cl組成c＝c提升點卡熱效應、將弱堿化學改性的鐵電高分子進行清洗，采用去離子水、丙酮、乙酸和乙醇循環清洗、將鐵電高分子溶于有機溶劑(二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、丙酮二甲基亞砜，丁酮等)，采用旋涂、刮涂法等方式制備多層電卡熱效應薄膜、將電卡熱效應薄膜上下表面蒸鍍金、銅、銀等金屬電極，組成多層電容器結構。
3、本專利技術的一種超薄的高通量電卡制冷器件，包括從最上層的石墨烯片，用于循環熱量的快速導出、微泵推動的液態金屬熱傳導，用于流通性熱開關導熱、絕緣膠帶，用于鐵電高分子的電場絕緣保護、電卡熱效應的鐵電高分子薄膜，用于產生電卡熱效應循環和制冷、未流通的中空絕熱層，用于熱斷開和絕熱、和流通的熱傳導液態金屬，用于熱連接和熱閉合傳導。鐵電高分子薄膜表面的金屬金屬電極采用細銀線連接，從側口引出后采用熱熔膠焊封。所述的電卡熱效應鐵電高分子薄膜為弱堿化學處理的多層電容高分子薄膜疊層。
4、本專利技術的一種超薄的高通量電卡制冷器件制備，通過在鐵電高分子中進行弱堿化學改性、表面蒸鍍金、銅、銀等金屬電極，熱壓組成多層電容器結構、
5、，以及采取流動液態金屬作為導熱開關的高通量制冷器件。包括以下步驟：
6、1)對鐵電高分子[p(vdf-trfe)、p(vdf-trfe-cfe)、p(vdf-trfe-ctfe)等]進行弱堿性[(c3h9n、naoh、c6h15n、koh?si(oh)4、nh3·h2o,等)]化學改性，在其主鏈上脫cl組成c＝c，其中鐵電高分子和弱堿性化學試劑的物質的量比在0.5～4:1mol，反應時間在0.1～24h，處理溫度在0～100℃。
7、2)將弱堿化學改性的鐵電高分子進行清洗，采用10～200ml去離子水、10～200ml丙酮、10～200ml濃度為1～20wt％的乙酸和10～200ml乙醇循環清洗3～10次。
8、3)將鐵電高分子溶于有機溶劑(二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、丙酮二甲基亞砜，丁酮等)，制備成濃度為3～15wt％溶液，采用旋涂、刮涂法等方式制備厚度為25～100μm的電卡熱效應薄膜，通過熱壓方式制備厚度為0.5～2mm的多層電卡熱效應薄膜。
9、4)在電卡熱效應薄膜上下表面蒸鍍金、銅、銀等金屬電極，組成多層電容器結構，層數為5～50層。
10、5)采取微泵推動液態金屬循環構建高通量電卡制冷器件，夜態金屬導熱系數為30～60w/(m·k)。
11、本專利技術的有益效果是：本專利技術提供了一種超薄的高通量電卡制冷器件，使用流通液態金屬循環構成導熱開關，使電卡制冷器件運行過程中快速導熱和實現高通量制冷，運行過程中無噪音，并且只有極少的能耗。該高通量電卡制冷器件主要從以下方面進行設計構建：對鐵電高分子[p(vdf-trfe)、p(vdf-trfe-cfe)、p(vdf-trfe-ctfe)等]進行弱堿性[(c3h9n、naoh、c6h15n、koh?si(oh)4、nh3·h2o,等)]化學改性，在其主鏈上脫cl組成c＝c提升電卡熱效應、將弱堿化學改性的鐵電高分子進行清洗，采用(去離子水、丙酮、乙酸和乙醇)循環清洗，將鐵電高分子溶于有機溶劑(二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、丙酮二甲基亞砜，丁酮等)，采用旋涂、刮涂法等方式制備電卡熱效應薄膜、將電卡熱效應薄膜上下表面蒸鍍金、銅、銀等金屬電極，熱壓組成多層電容器結構、流通的液態金屬循環作為導熱開關構建高通量電卡制冷器件。證明液態金屬導熱開關的效果冷熱分離效果。實現了高通量的制冷和大電卡溫差。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：對鐵電高分子[P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)等]進行弱堿性[(C3H9N、NaOH、C6H15N、KOH?Si(OH)4、NH3·H2O,等)]化學改性，在其主鏈上脫Cl組成C＝C提升電卡熱效應，其中鐵電高分子和弱堿性化學試劑的物質的量比在0.5～4:1mol，反應時間在0.1～24h，處理溫度在0～100℃。
2.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：將弱堿化學處理的鐵電高分子進行清洗，采用10～200mL去離子水、10～200mL丙酮、10～200mL濃度為1～20wt％的乙酸和10～200mL乙醇循環清洗3～10次。
3.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：具有多層電容結構的電卡熱效應薄膜。將鐵電高分子溶于有機溶劑(二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮二甲基亞砜，丁酮等)，制備成濃度為3～15wt％溶液，采用旋涂、刮涂法等方式制備厚度為25～100μm的電卡熱效應薄膜。
4.一種超薄
5.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：液態金屬循環導熱開關的構建，包括從最上層的石墨烯通道，用于循環熱量的快速導出、微泵推動的液態金屬，用于流動和導熱開關、絕緣膠帶，用于鐵電高分子的電場絕緣保護、多層電容結構的鐵電高分子薄膜，用于產生電卡熱效應循環和制冷、未流通液態金屬的熱斷開，用于熱斷開和散熱向上傳導、流通液態金屬的熱閉合通路，用于熱閉合和制冷向下傳導。多層鐵電高分子側面引入細銀線，用于施加電卡電場。
6.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：超薄結構和高通量制冷密度，器件整體尺寸在1～3mm,制冷密度達到2～6W。
7.根據權利要求1所述的一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是：鐵電高分子在弱堿化學改性后需采用孔徑為0.1～1μm的聚四氟乙烯過濾膜凈化。
8.根據權利要求2所述的一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是：清洗過程中采用20～150W水浴超聲0.2～10h，洗滌后采用離心機在100～300rpm下收集沉淀物。
9.根據權利要求3所述的一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是：電卡熱效應薄膜的制備溫度為40～120℃，接著真空退火2～100h。
10.根據權利要求5所述的一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是：液態金屬的導熱系數為30～60W/(m·K)。
11.一種基于電卡效應的點陣式精準時空制冷器件，其特征是通過權利要求1-10任一項制備方法得到。
...【技術特征摘要】
1.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：對鐵電高分子[p(vdf-trfe)、p(vdf-trfe-cfe)、p(vdf-trfe-ctfe)等]進行弱堿性[(c3h9n、naoh、c6h15n、koh?si(oh)4、nh3·h2o,等)]化學改性，在其主鏈上脫cl組成c＝c提升電卡熱效應，其中鐵電高分子和弱堿性化學試劑的物質的量比在0.5～4:1mol，反應時間在0.1～24h，處理溫度在0～100℃。
2.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：將弱堿化學處理的鐵電高分子進行清洗，采用10～200ml去離子水、10～200ml丙酮、10～200ml濃度為1～20wt％的乙酸和10～200ml乙醇循環清洗3～10次。
3.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：具有多層電容結構的電卡熱效應薄膜。將鐵電高分子溶于有機溶劑(二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、丙酮二甲基亞砜，丁酮等)，制備成濃度為3～15wt％溶液，采用旋涂、刮涂法等方式制備厚度為25～100μm的電卡熱效應薄膜。
4.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：將電卡熱效應薄膜上下表面蒸鍍金、銅、銀等金屬電極，在50～120℃下熱壓0.2～2h組成多層電容器結構，層數為5～50層，厚度為0.5～2mm。
5.一種超薄的高通量電卡制冷器件及其構建方法，其特征是包括：液態金屬循環...
【專利技術屬性】
技術研發人員：白培加，李宜彬，孫賢賢，王沙沙，徐惠彬，
申請(專利權)人：天目山實驗室，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。