一種特殊結(jié)構(gòu)超輕型驅(qū)動(dòng)熱管

熱設(shè)計(jì) 2024-05-15

來(lái)源：Langmuir

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

01 背景介紹

毛細(xì)管驅(qū)動(dòng)的熱管由于其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、設(shè)計(jì)靈活和良好的散熱能力，可能是當(dāng)代熱管理微電子元件最流行的解決方案。在智能手機(jī)和筆記本電腦中，將通用的管狀設(shè)計(jì)壓扁，以進(jìn)一步壓縮。熱管原理上是通過(guò)真空室中工作流體的潛熱轉(zhuǎn)換來(lái)傳播微電子元件發(fā)出的過(guò)量熱量的。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷熱兩端分別充當(dāng)蒸發(fā)器和冷凝器，而中間部分的功能是通過(guò)中央中空區(qū)域?yàn)?i)蒸汽流動(dòng)(從熱端到冷端)和(ii)通過(guò)毛細(xì)作用通過(guò)燈芯結(jié)構(gòu)的冷凝水流動(dòng)(從冷端到熱端)提供通道。在中部，蒸汽和凝結(jié)水逆流流動(dòng)，由表面張力流體力造成的自由表面界面將兩者分開(kāi)。熱管的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過(guò)允許沿?zé)峁茌斔蜔崃亢驮诶淠鞫松醽?lái)降低附在蒸發(fā)器端的組件的工作溫度。

02 成果掠影

近日，韓國(guó)Chonnam National大學(xué)的Kiju Kang教授針對(duì)電子冷卻系統(tǒng)的熱解決方案取得最新進(jìn)展。毛細(xì)管驅(qū)動(dòng)的熱管是壓縮電子冷卻系統(tǒng)的有效熱解決方案。我們?yōu)橐苿?dòng)應(yīng)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(guò)程的外殼是通過(guò)厚度為~ 40 μm的化學(xué)鍍制成的。此外，通過(guò)毛細(xì)管將冷凝液輸送到熱源的燈芯結(jié)構(gòu)也被化學(xué)鍍到外殼的內(nèi)表面，形成一個(gè)100 μm厚的微孔層。這種燈芯結(jié)構(gòu)通過(guò)在微孔燈芯層上形成納米紋理的發(fā)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(biāo)準(zhǔn)，表明，平均而言，具有相似外部尺寸的燒結(jié)銅粉芯的商業(yè)同類產(chǎn)品的重量減輕了73%(例如，與~ 10.0 g相比，約2.7 g)，同時(shí)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(fā)器溫度降低25%的情況下運(yùn)行。研究成果以“An Ultralight Capillary-Driven Heat Pipe”為題發(fā)表在《LANGMUIR》。