一種特殊結構超輕型驅動熱管

熱設計 2024-05-15

來源：Langmuir

原文：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c00307

01 背景介紹

毛細管驅動的熱管由于其設計簡單、成本低、設計靈活和良好的散熱能力，可能是當代熱管理微電子元件最流行的解決方案。在智能手機和筆記本電腦中，將通用的管狀設計壓扁，以進一步壓縮。熱管原理上是通過真空室中工作流體的潛熱轉換來傳播微電子元件發出的過量熱量的。圍護結構的冷熱兩端分別充當蒸發器和冷凝器，而中間部分的功能是通過中央中空區域為(i)蒸汽流動(從熱端到冷端)和(ii)通過毛細作用通過燈芯結構的冷凝水流動(從冷端到熱端)提供通道。在中部，蒸汽和凝結水逆流流動，由表面張力流體力造成的自由表面界面將兩者分開。熱管的設計目標是通過允許沿熱管輸送熱量和在冷凝器端散熱來降低附在蒸發器端的組件的工作溫度。

02 成果掠影

近日，韓國Chonnam National大學的Kiju Kang教授針對電子冷卻系統的熱解決方案取得最新進展。毛細管驅動的熱管是壓縮電子冷卻系統的有效熱解決方案。我們為移動應用提供了一種超輕量化的熱管熱解決方案。在我們的研究中，封裝工作流體相變過程的外殼是通過厚度為~ 40 μm的化學鍍制成的。此外，通過毛細管將冷凝液輸送到熱源的燈芯結構也被化學鍍到外殼的內表面，形成一個100 μm厚的微孔層。這種燈芯結構通過在微孔燈芯層上形成納米紋理的發黑而依次超親水性化。我們的原型超輕熱管(uhp)的有效密度，作為輕量化的衡量標準，表明，平均而言，具有相似外部尺寸的燒結銅粉芯的商業同類產品的重量減輕了73%(例如，與~ 10.0 g相比，約2.7 g)，同時提供等效的散熱。此外，由于超薄壁外殼和燈芯的額外散熱，uHP在蒸發器溫度降低25%的情況下運行。研究成果以“An Ultralight Capillary-Driven Heat Pipe”為題發表在《LANGMUIR》。