Page 36 - 《精细化工》2022年第11期
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·2186·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

            设施以及高功率器件等领域，但其成本较高。与目                             和氢氟醚，其特点是 GWP 值较高、介电常数较大。
            前市场上乙二醇、硅油、矿物油等其他液冷解决方                             2.1.1   氢氟烃
            案相比，虽然含氟电子冷却液的性能表现更好，但                                 商品名Vetrel XF的主要成分是1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-
            成本差距较大，市场有待进一步开发。                                  十氟戊烷（HFC-4310mee），主要用作双相浸没式冷却
                 针对目前浸没式冷却液存在行业标准混乱、应                          液（见表 2）。但是 HFC-4310mee 的介电常数为 6.1，
            用场景混乱、成本较高等不足，综合考虑数据中心                             表明其极化能力较强，容易使浸没其中的高频电子
            浸没式液冷的实际需求，本文首先提出了理想浸没                             部件和连接器的信号完整性受损，因此，实际应用
            式冷却液的技术要求，通过综述目前数据中心用浸                             受到较大限制。
            没式冷却液的发展现状，探究现有的哪些产品符合
            理想浸没式冷却液的技术要求，同时指出浸没式冷                                       表 2  HFC-4310mee 的物化性质
                                                                 Table 2    Physicochemical properties of HFC-4310mee
            却液的未来发展趋势，以期对浸没式冷却液的开发
                                                                        性质参数                  HFC-4310mee
            与应用提供指导性建议。
                                                                   沸点/℃                           55
            1   理想浸没式冷却液的技术指标                                      表面张力/(mN/m)                   14.1
                                                                   液体密度/(kg/L)                   1.58
                 由于在浸没式液冷技术中，冷却液与电子产品                              凝固点/℃                         –80
            直接接触，对冷却液的绝缘性、传热性等性能有严                                 ODP 值                          0
            格的要求，认为理想的浸没式冷却液需满足以下技                                 GWP 值                         1600
            术指标：                                                   大气寿命/年                         17
                （1）绝缘体储存电能的性能较弱，介电常数<2.5                           蒸发潜热/(J/g)                   129.76
            （1 kHz 条件下），使得高频率电子部件和连接器浸                             比热容/[J/(g·℃)]                 1.13
            没在冷却液中而不会显著损失信号完整性                    [10-11] ；        蒸汽压/kPa                       30.13
                                                   12
                （2）绝缘性能优异，体积电阻率>1×10  Ω·cm，                        动力黏度/(mPa·s)                  0.67
            介电强度>24 kV(2.54 mm gap)    [10] ；                      介电常数(1 kHz)                   6.1
                （3）低表面张力、低黏度，在最低使用温度下                              介电强度/kV(2.54 mm gap)           33
                                 –5
                                     2
            液体的运动黏度<5×10  m /s         [10] ；                      注：数据来源于美国科慕公司的产品 Vertrel™ XF 的说明
                （4）双相浸没式冷却液的沸点一般为 20~100  ℃；                   书；所有性能都在 25  ℃下测得。除特殊指明，测试温度均为
            单相浸没式冷却液的沸点一般＞100  ℃                [11] ；         25  ℃。下同。
                （5）优异的热传递性能，比热容≥0.96 J/(g·K)，
                                                                   通常而言，氢氟烃的介电常数和 GWP 值均较
            液体导热率≥0.06 W/(m·K)；
                （6）材料相容性好，化学稳定性高，不燃，且                          高，其绝缘性能和环境性能不符合理想浸没式冷却
            与电子部件接触时不产生任何腐蚀                [10] ；              液的技术指标。
                                                        [10]
                （7）急性毒性要求半致死浓度(LC 50 )>2000 mg/kg ；            2.1.2   氢氟醚
                （8）环境性能友好，臭氧消耗潜能（ODP）值                             Novec 系列氢氟醚的结构及性能参数见表 3。由
            为零，全球变暖潜能（GWP）值<250               [12] 。           表 3 可知，氢氟醚分子结构的一端为全氟烷基，另
                 目前的研究经验表明：介电常数、GWP 值、绝                        一端为全氢烷基时，随着全氟烷基或全氢烷基碳链
            缘性能指标等指标难以同时满足。因此，这些指标                             的延长，氢氟醚的沸点升高，蒸汽压降低，而运动
            成为开发浸没式冷却液成败的关键指标。                                 黏度升高，蒸发潜热也降低。结果表明，全氟烷基
                                                               和烷基的碳链长度可以显著影响氢氟醚的物化性
            2   浸没式冷却液的开发
                                                               质。类似地（见表 4），可通过分别调控全氟烷基
                 截至目前，浸没式冷却液可根据分子结构特性                          （R f 或 R f′ ）和全氢烷基（R h ）的链长，来调节氢氟
            分为以下 4 种：氢氟饱和化合物、氢氟不饱和化合物、                         醚 R f —O—R h —O—R f' 的沸点  [13] 。例如，R f  和 R f′ 为
            全氟饱和化合物和全氟不饱和化合物，进一步可细分                            全氟正丁基，R h 依次为—CH 2 CH 2 —、—CH 2 CH 2 CH 2 —、
            为氢氟烃、氢氟醚、氢氟烯烃、不饱和氢氟醚、全氟                            —CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —和—CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 —时，氢
            烷烃、全氟胺、全氟聚醚、全氟烯烃、全氟烯基胺、                            氟醚的沸点随着 R h 链长的增长而提升，黏度也呈现
            全氟烯基醚等种类。                                          增长的趋势；R h 为—CH 2 CH 2 CH 2 —时，R f 和 R f′ 依次
            2.1   氢氟饱和化合物                                      为全氟正丙基、全氟正丁基、全氟正戊基时，氢氟醚
                 氢氟饱和化合物浸没式冷却液主要包括氢氟烃                          的沸点和黏度随 R f 和 R f′ 的链长的增长而增加。
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