來(lái)源：洞見(jiàn)熱管理

當(dāng)折疊屏手機(jī)越折越薄、可穿戴設(shè)備貼膚更親、新能源汽車電子模塊 “擠” 進(jìn)狹小空間 —— 熱管理，早已成為制約電子設(shè)備 “輕薄化 + 高性能” 的核心瓶頸。而能在毫米級(jí)厚度、動(dòng)態(tài)彎折場(chǎng)景下高效導(dǎo)散熱的技術(shù)，更是行業(yè)亟待突破的 “卡脖子” 方向。

超薄均熱板：5G高傳輸設(shè)備的最佳散熱方案

隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智慧制造、智慧城市與自動(dòng)駕駛等5G新興應(yīng)用的普及，相關(guān)零組件規(guī)格提升正面臨著嚴(yán)峻的熱管理問(wèn)題。超薄均熱板被業(yè)界視為5G高傳輸設(shè)備的最佳散熱方案，其操作原理是利用內(nèi)部?jī)上嗾舭l(fā)和冷凝現(xiàn)象，將熱量傳遞到整個(gè)均熱板平面上。

超薄均熱板具有低熱阻和高溫度均勻性的特點(diǎn)，因此特別適用于高熱通量5G通訊用的散熱元件。然而，隨著設(shè)備功率密度的提高和手機(jī)超薄化帶來(lái)的內(nèi)部空間不斷減小，對(duì)高性能超薄均熱板的需求越來(lái)越迫切，技術(shù)難度也隨之增加。

2.1 研究突破：0.27mm超薄蒸汽腔體的創(chuàng)新實(shí)踐

在超薄均熱板技術(shù)領(lǐng)域，張仕偉教授及其團(tuán)隊(duì)取得了令人矚目的成就。他們提出了一種蒸汽-液體共面結(jié)構(gòu)的超薄蒸汽腔體，有效減少了蒸汽流動(dòng)的壓力損失。

這種超薄蒸汽腔體的厚度僅為0.27毫米，但導(dǎo)熱性能高達(dá)10000W/mK。這一突破性成果得益于三大技術(shù)創(chuàng)新：

• 蒸汽-液體共面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效減少蒸汽流動(dòng)壓力損失；
• 利用超親水的混合網(wǎng)狀吸頭增強(qiáng)毛細(xì)性能；
• 超親水的正交微槽吸收凝結(jié)的液膜并平滑蒸汽通道。

團(tuán)隊(duì)還通過(guò)理論模型對(duì)其傳熱能力和熱阻進(jìn)行了建模，更好地理解了超薄蒸汽腔體的傳熱機(jī)制。這種極薄蒸汽腔體在實(shí)際緊湊應(yīng)用的熱管理中表現(xiàn)出卓越優(yōu)勢(shì)，為最小化熱控制設(shè)備指明了新方向。

除了超薄特性，張仕偉教授團(tuán)隊(duì)在柔性均熱板領(lǐng)域也有重要?jiǎng)?chuàng)新。他們開(kāi)發(fā)了一種超薄柔性均熱板構(gòu)造，包括依次布置的至少2個(gè)均熱板，每個(gè)均熱板內(nèi)均設(shè)有密封腔體，相鄰均熱板之間設(shè)有柔性傳熱層。

這一設(shè)計(jì)的精妙之處在于，相鄰均熱板通過(guò)柔性傳熱層連接，均熱板的熱量能夠通過(guò)柔性傳熱層互相傳遞，有效提升了整體均溫性能。柔性傳熱層具有的柔性特點(diǎn)，使超薄柔性均熱板構(gòu)造能夠在柔性傳熱層處進(jìn)行彎折，從而可以應(yīng)用于需要彎折安裝的場(chǎng)景，滿足更復(fù)雜的散熱要求。

2.2 近期研究成果

（1）提出了一種集成超薄均熱板的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，以增強(qiáng)散熱和溫度均勻性。這項(xiàng)工作的獨(dú)特貢獻(xiàn)在于UTVC的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用，該UTVC具有復(fù)合燈芯結(jié)構(gòu)，結(jié)合了銅網(wǎng)和燒結(jié)銅粉，具有卓越的毛細(xì)管性能。研究了UTVCs的熱性能、復(fù)合材料燈芯的毛細(xì)管上升行為以及BTMS在不同條件下的冷卻效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BTMS與UTVC集成可顯著降低電池最高表面溫度高達(dá)21.9%，并在放電率為3C時(shí)將最大溫差降低19.4%，從而提高溫度均勻性。

DOI：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2025.120417

（2）提出了一種新型鉸鏈結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于鉸鏈?zhǔn)匠∪嵝詿峁埽℉UTFHP），以實(shí)現(xiàn)高效的柔性固體傳熱。鉸鏈結(jié)構(gòu)由空心部分和兩張石墨烯紙組成，以增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度和固體傳熱。因此，可以完全避免傳統(tǒng)FHP在彎曲過(guò)程中遇到的常見(jiàn)性能下降問(wèn)題。

DOI：https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2025.109598

（3）提出了一種低成本、實(shí)用的防露變電導(dǎo)熱管（VCHP），以解決平衡防露和高熱通量散發(fā)的雙重挑戰(zhàn)。對(duì)VCHP的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，表明非凝性氣體的充注壓力是影響熱阻的關(guān)鍵因素，而填充比和儲(chǔ)層長(zhǎng)度的影響相對(duì)較小。研究發(fā)現(xiàn)，VCHP在不同的冷卻和重力條件下表現(xiàn)出顯著的可變熱阻，在低功率時(shí)熱阻達(dá)到1.95 °C/W，在高功率時(shí)降至0.09 °C/W。

DOI：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2025.120288

（4）介紹了一種用于高熱通量多芯片冷卻的抗膨脹3D均熱板。基于熱阻網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化殼芯結(jié)構(gòu)，以最大限度地減少熱源和工作流體之間的熱阻。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)評(píng)估均熱板的傳熱性能，評(píng)估加工參數(shù)和使用條件的影響。

DOI：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.127256

（5）介紹了一種具有集成功能支撐結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型L型超薄均熱板。這些戰(zhàn)略性放置的支撐結(jié)構(gòu)有效降低了蓋板塌陷引起的蒸汽阻力。綜合熱性能測(cè)試表明，所提方法取得了優(yōu)異的效果，最大導(dǎo)熱系數(shù)為8233.82 W/m·K，最大功率極限為40 W。

DOI：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.126013

（6）提出了一種激光燒結(jié)復(fù)合燈芯來(lái)解決傳熱性能受到燈芯結(jié)構(gòu)毛細(xì)管約束的限制。以乙醇和丙酮為工作液，對(duì)微槽燈芯（MW）和槽-螺旋編織網(wǎng)復(fù)合燈芯（GSCW）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。 DOI：https://doi.org/10.3390/mi16040370

總結(jié)

超薄柔性聚合物均熱板作為電子設(shè)備散熱瓶頸的關(guān)鍵解決方案，正引領(lǐng)熱管理技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。華南理工大學(xué)張仕偉教授的研究成果不僅突破了超薄均熱板的技術(shù)極限，更為未來(lái)電子設(shè)備的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新提供了更多可能性。

標(biāo)簽： 導(dǎo)熱界面材料 點(diǎn)擊： 評(píng)論: