(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210594124.1 (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 黄兴溢　刘翔宇　 (74)专利代理 机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 3123 6 专利代理师 胡晶 (51)Int.Cl. D04H 1/4334(2012.01) D04H 1/43(2012.01) D04H 1/728(2012.01) D01F 6/54(2006.01) D01F 1/10(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种高效散热用金属有机框架复合材料的 制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种高效散热用金属有机框架 复合材料的制备方法， 解决了现有MOF/聚合物复 合材料中MOF含量低、 透气性差、 结构不稳定等缺 点。 所述复合材料主要由和聚丙烯腈(PAN)通过 创新的静电纺丝技术制备， 通过所使用的一系列 创新方法(前分散， 分级包覆和高湿度电纺)可以 制备MIL ‑101(Cr)质量分数达75％的MIL ‑101 (Cr)/PAN静电纺丝纤维毡(EMP)， 同时兼具较好 的柔韧性和 力学强度、 高吸水速度和高结构和性 能稳定性， 适用于各类间歇性工作的电子器件的 高效零耗能散热。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 114921907 A 2022.08.19 CN 114921907 A 1.一种金属有机 框架复合材 料的制备 方法， 其特 征在于， 所述方法包括如下步骤： S1、 将MIL ‑101(Cr)粉末分散于水中， 液氮快速冷冻后， 冷冻干燥得到冻干的MIL ‑101 (Cr)粉末； S2、 将冻干的MIL ‑101(Cr)粉末在超声同时搅拌的条件下分散于N,N ‑二甲基甲酰胺中， 得到分散液； S3、 向MIL‑101(Cr)的DMF分散液中分多次加入PAN， 并使PAN完全溶解， 得到纺丝液； S4、 使用湿度诱 导方法静电纺丝制备纤维毡 。 2.根据权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S1中， 所述分散为超声分散 。 3.根据权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S1中， MIL‑101(Cr)粉末与水 形成的分散液中MI L‑101(Cr)的质量分数为8～10％。 4.根据权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S1中， 所述冷冻干燥过程温度为 ‑45±2℃， 压力小于 30Pa， 干燥时间40 ‑48h。 5.根据权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所述分散液中MI L‑101(Cr)的质量分数为27 ±0.3％。 6.根据权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S3中， 加入的PAN的总量相对于DMF的质量分数为9 ±0.1％。 7.根据权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S3中， 所述分多次加入PAN为分五次加入PAN， 每次加入PA N后纺丝液均在60 ±2℃恒温油浴下搅拌 至少3h使PAN充分溶解。 8.根据权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S4中， 所述湿度诱 导方法是指将纺丝环境温度控制在25 ±2℃左右， 相对湿度控制在6 0～70％。 9.根据权利要求1所述的金属有机框架复合材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S4中， 所述静电纺丝采用电压为20 ±1kV， 喷丝口直径为0.6mm， 喷丝口与滚筒接收器的距离为 15cm， 纺丝液流 量为2mL/h。 10.一种根据权利要求1 ‑9中任一项所述的方法制得的金属有机框架复合材料在间歇 性电子器件散热中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114921907 A 2一种高效散热用金属有机框架复合材料的制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于新型散热材料研究技术领域， 涉及一种金属有机框架复合材料的制备 方法， 尤其涉及一种高效散热用金属有机 框架复合材 料的制备 方法。 背景技术 [0002]随着电子行业朝着高度集成化和高性能化的方向发展， 器件单位面积的功率不断 提高， 伴随而来的发热量也在不断增加。 温度是影响电子器件性能的重要因素， 如果电子器 件长时间处于较高的温度下工作， 不但自身的性能会下降， 其内部器件也会发生加速 老化， 导致寿命大大降低甚至直接失效， 因此合适的热管理对于电子设备显得至关重要。 热管理 系统可以根据系统原理分为主动系统和被动系统， 其主要区别在于是否消 耗能量。 如当前 常用的风冷和液冷属于主动系统， 原理简单， 效果较好， 但是也具有较多缺点。 风冷是采用 风机加强器件附近空气流速， 增强对流传热。 但是， 一方面， 冷却效率取决于空气流速， 而高 流速则依赖于风机消耗的大量电能， 所以风冷是一种耗能较高的方法； 另一方面， 由于空气 换热系数较低， 其冷却能力有限。 液冷具有很高的冷却能力， 然而 液体冷却装置一般体积 较 大， 结构复杂。 用相变材料(PCM)进行被动热管理的方法是一种较为新颖的方法， 其中固液 相变材料的研究较多。 固液相变材料主要以有机物为主， 其中使用较多的材料是石蜡。 以 RT45型石蜡为例， 其相变温度为45℃， 相变潜热为111.3kJ/kg， 然而， 绝大多数有机相变材 料热导率不足0.2W/(m ·K)， 导致纯PCM在热管 理领域的应用受限， 此外， 石蜡等有机相变材 料存在泄 露的问题。 [0003]与固液相变相比， 液气相变过程具有更高的潜热， 如水的蒸发焓约为2400kJ/kg， 将液气相变材料应用于热管理有更大的潜力。 受到哺乳动物出汗进行体温调节机制的启 发， 研究人员将目光放在了基于大气中水分吸附和脱附进行热管理的材料上。 以MOF(金属 有机框架， 又称多孔配位聚合物)类材料为例， 其在某温度和湿度范围区间内可以通过脱附 水分吸收能量， 通过对大气中水分的吸附释放能量， 这被称为热泵循环。 前期的工作虽然说 明了MOF用作热管 理的可行性， 但是在实际应用中仍具有很多不 足之处， 其中最关键的问题 在于如何将粉末状的MOF制成具有高蒸发焓， 快速吸水且稳定的材 料。 发明内容 [0004]本发明基于现有MOF基复合材料无法同时满足高蒸发焓、 高透过性和高稳定性的 三个要求的不足， 提供了一种高效散热用金属有机框架复合材料 的制备方法， 满足上述三 个基本要求， 并实现了对于多种间歇性电子器件的高效散热。 具有高吸水能力的MOF材料 MIL‑101(Cr)可以直接在正常温湿度条件(30℃， 60％RH)下吸附大气中的水分， 工作时在较 高的温度下脱附水分， 同时吸收大量热量， 从而 具有可再生的散热能力。 所述复合材料主要 由MIL‑101(Cr)和聚丙烯腈(PA N)通过创新的静电纺丝技术制备， 通过所使用的一系列创新 方法(前分散， 分级包覆和高湿度电纺)可以制备MIL ‑101(Cr)质量分数达75％的MIL ‑101 (Cr)/PAN静电纺丝纤维毡(EMP)， 同时兼具较好的柔韧性和力学强度、 高吸水速度和高结构说　明　书 1/7 页 3 CN 114921907 A 3