[实用新型]带纳米芯体的微型热管

说明书

                           技术领域

本实用新型涉及一种微型热管，特别涉及一种带纳米芯体的微型热管。

                           背景技术

近年来自然科学和工程技术发展的一个重要趋势是朝微型化发展，人们的注意力逐渐从宏观物体转向那些发生在小尺度和/或快速过程中的现象及器件上，其中，微电子机械系统尤其取得了巨大成功并正被拓展应用于各种工业过程，这类系统指的是那些特征尺寸在1毫米以下但又大于1微米的器件，它集电子与机械元件于一身，并且可通过集成电路制造中所采用的批量加工方法制成。纳米器件则进一步推进了微电子机械系统的小型化。由于现代制造与应用技术的持续进展，“微机械”或“纳机械”的尺寸正以超乎寻常的速度降低，而同时其性能却得到了保持甚至更好，各种令人惊讶的成就比肩接踵。然而，在几乎所有的微/纳电子器件中都存在如何散热的问题。比如，随着微/纳电子工业的发展，个人计算机、工作站、掌上电脑等如雨后春笋般涌现，在这些产品中，无一例外地要用对流空气来冷却发热器件，其对高密度热量输运的要求常常成为极富挑战性的课题。冷却微小系统的困难在于：首先，冷却空气速率不能太高，否则声学噪音太大；其次，器件结构紧凑性要求仅允许保留有限的冷却流体空间；第三，模块上应尽量避免安装大表面热沉。所以，发展高性能的紧凑式散热装置十分重要。此外，近年来世界各航天大国均加大了对各大、小及微型卫星的研制力度，整个卫星发展趋势是朝功能复杂化和先进化迈进，它们集中体现为星载电子元器件密集度的日益增长，与此同时，其产热强度也越来越高，同样成为制约卫星技术发展的瓶颈。所以，上述这些问题都提出了发展紧凑型高功率密度散热器件的重要性，而体积小、重量轻、效率高正是其中最重要的指标之一。

在众多高效散热技术中，热管技术在性能上体现得尤为卓越。它以毛细力作为循环动力，又以相变(蒸发与凝结)换热作为传热的主要方式，具有传热能力大、质量轻、温度控制能力强、传热效率高等特点，迄今在航天领域内已被竞相加以探索，其在计算机元器件散热方面的应用也引人瞩目。热管主要由毛细管体(主要分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分)、毛细芯、流体介质等组成，其基本工作原理是：外部热负荷加于蒸发段，内部工质受热蒸发，产生的蒸汽传到冷凝段凝结成液体，释放从蒸发器吸收的热量，并将热量传至冷凝端外部，冷凝端内凝结的液体通过毛细芯抽吸回热端。这样，工质在热管中不断循环流动，并以相变潜热的方式将热量持续地输运出去。

采用相变传热与单相传热或导热相比，所需工质少，热传输量大，因而可减轻重量。热管运行的推力来自毛细芯的抽吸力，要使热管正常工作，必须使毛细压差大于流体流动的总压降，因而如何选择和制作毛细抽吸力较大的毛细芯是一个关键。

                          发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种以纳米管或纳米多孔材料为芯体的微型热管，该热管为一种由纳米管中孔隙及其阵列间孔隙构成超微流体通道的以热管方式实现热量传输高效散热的带纳米芯体的微型热管，可作为发热元器件的理想散热装置。

本实用新型的实施方案如下：

本实用新型提供的带纳米芯体的微型热管，包括：热面基底1、微孔管道11、纳米芯体3、工作介质2、15及冷端封装片16，其特征在于，纳米芯体3固着在微孔管道11内壁面上，热面基底1和冷端封装片16分别封装在微孔管道11的两端，以构成微型热管的热端和冷端，工作介质2封装在纳米芯体3内腔中，流体介质15封装在微孔管道11内的孔道或纳米芯体3孔隙中；所述纳米芯体3由纳米/微米管材或纳米/微米多孔材料制作；所述纳米芯体3为纳米/微米碳或纳米/微米金属管材制作；所述纳米芯体3为纳米/微米多孔金属或纳米/微米非金属颗粒材料制作；所述微型热管内径为2厘米到10纳米，且纳米芯体3的横截面为正方形、三角形或圆形，其冷、热端距离为1厘米到10纳米；所述热面基底1为金属或半导体硅基底，其厚度为1厘米到1微米；所述封装片16为金属或半导体硅封装片，其厚度为1厘米到1微米；所述流体介质2为工作液纯水或氨水；所述流体介质15为工作液纯水或氨水；本实用新型的带纳米芯体的微型热管可为组合成平片型、弧型或圆管型的微型热管组合，其传热方向由热面基底1至冷端封装片16。