制备石墨烯纳米流体冷却液的组合物和石墨烯纳米流体冷却液及其制备方法及应用与流程

本发明涉及冷却液，具体涉及一种制备石墨烯纳米流体冷却液的组合物和石墨烯纳米流体冷却液及其制备方法及应用。

背景技术：

1、随着新能源汽车、电子设备、数据中心和服务器等领域的快速发展，冷却技术的需求正在以飞快的速度增加。这些领域都要求设备能够在高功率密度、高负荷的条件下长时间稳定运行，而散热不当会导致性能下降甚至损坏设备。冷却液在这些应用中扮演着至关重要的角色，不仅有效传递设备产生的热量，还能通过控制温度来维持设备的最佳工作状态，防止系统过热，进而延长设备的使用寿命。

2、传统的冷却液通常由水、乙二醇、添加剂和防腐剂等组成，尽管其具有一定的导热效果，但在面对越来越复杂的高热流密度环境下，传统冷却液的导热能力已逐渐显现不足。例如，在新能源汽车电池组中，高效散热对于电池寿命和安全性至关重要；而在数据中心和服务器中，持续的高温运行不仅会影响系统效率，还会导致能耗显著增加。数据中心冷却通常占据其总能耗的30％至50％，因此需要更加高效的冷却技术来降低能耗，确保设备的长时间稳定运行。

3、纳米流体(nanofluid)是一种由纳米级固体颗粒分散在液体基质中形成的特殊流体，因其优异的导热性能和热传导效率，被广泛应用于各种热管理系统中。

4、因此，研究和开发一种纳米流体冷却液具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有冷却液传热效率低以及抗腐蚀性不足的缺陷问题，提供一种制备石墨烯纳米流体冷却液的组合物和石墨烯纳米流体冷却液及其制备方法及应用，该石墨烯纳米流体冷却液具有较好的稳定性，且具有较好的热传导性能和抗腐蚀性能。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种制备石墨烯纳米流体冷却液的组合物，其中，按照重量份数计，所述组合物包括：

3、水：60-80重量份；

4、乙二醇：20-40重量份；

5、改性石墨烯：3-5重量份；

6、球形氧化铝：1-3重量份；

7、碳纳米管：0.5-1重量份；

8、缓蚀剂：0.5-1.5重量份；

9、气相二氧化硅：0.5-1.2重量份。

10、本发明第二方面提供了一种采用前述所述的组合物制备石墨烯纳米流体冷却液的方法，其中，所述的方法包括：

11、(1)将乙二醇、改性石墨烯、球形氧化铝、碳纳米管、气相二氧化硅与可选的分散稳定剂接触进行混合，得到混合溶液；

12、(2)将所述混合溶液进行均质化处理，得到均质后的溶液；

13、(3)将所述均质后的溶液与水、可选的粘度调节剂、缓蚀剂、可选的消泡剂以及可选的抗氧剂接触进行调和混合、真空脱泡处理，得到石墨烯纳米流体冷却液。

14、本发明第三方面提供了一种由前述所述的方法制备得到的石墨烯纳米流体冷却液。

15、本发明第四方面提供了一种前述所述的石墨烯纳米流体冷却液在新能源汽车、电子设备、数据中心和服务器中的一种或多种上的应用。

16、通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

17、(1)本发明通过复配不同粒径和形状的球形氧化铝、碳纳米管、气相二氧化硅和改性石墨烯，从而提升石墨烯纳米流体冷却液的热传导性能。

18、(2)本发明采用的改性石墨烯能够在金属表面形成一层致密的腐蚀抑制层，与传统缓蚀剂产生协同作用，能够显著提升了金属部件的抗腐蚀性能，实现了更加有效的防护效果。

19、(3)本发明通过添加经表面功能修饰的石墨烯，能够有效提升在体系中的分散性，实现其在基质中的均匀分布，克服石墨烯聚集的倾向，提升石墨烯纳米流体冷却液中的纳米颗粒的稳定性。

技术特征：

1.一种制备石墨烯纳米流体冷却液的组合物，其特征在于，按照重量份数计，所述组合物包括：

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述改性石墨烯选自磺酸化石墨烯、酰胺化石墨烯、羟基化石墨烯和羧基化石墨烯中的一种或多种；

3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述球形氧化铝的粒径为2-10μm，比表面积为150-750m2/g；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，所述组合物还包括：

5.根据权利要求4所述的组合物，其中，所述分散稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、水解聚马来酸酐和膦酸基聚丙烯酸中的一种或多种；

6.一种采用权利要求1-5中任意一项所述的组合物制备石墨烯纳米流体冷却液的方法，其特征在于，所述的方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述混合的条件包括：在2500-3000rpm的速度搅拌剪切分散1-3小时得到混合溶液；

8.一种由权利要求6或7所述的方法制备得到的石墨烯纳米流体冷却液。

9.根据权利要求8所述的石墨烯纳米流体冷却液，其中，所述石墨烯纳米流体冷却液在25℃温度下的导热系数为0.38-0.85w/m·k，优选为0.6-0.8w/m·k；

10.一种权利要求8或9所述的石墨烯纳米流体冷却液在新能源汽车、电子设备、数据中心和服务器中的一种或多种上的应用。

技术总结
本发明涉及冷却液技术领域，公开了一种制备石墨烯纳米流体冷却液的组合物和石墨烯纳米流体冷却液及其制备方法及应用，按照重量份数计，所述组合物包括：水：60‑80重量份；乙二醇：20‑40重量份；改性石墨烯：3‑5重量份；球形氧化铝：1‑3重量份；碳纳米管：0.5‑1重量份；缓蚀剂：0.5‑1.5重量份；气相二氧化硅：0.5‑1.2重量份。该石墨烯纳米流体冷却液具有较好的稳定性，且具有较好的热传导性能和抗腐蚀性能。

技术研发人员：成文俊,周凯军,王燕,李龙洋,曹云龙,朱磊
受保护的技术使用者：张家港迪克汽车化学品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14