[发明专利]仿生动力驱动型热管散热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿生动力驱动型热管，特别涉及一种仿高大植物利用其叶片表面的水份蒸腾作用而驱动树干内部流体实现远距离输运的以热管方式实现热量传输的仿植物叶片表面蒸腾作用的仿生动力驱动型热管散热器。

背景技术

近年来，计算机、微电子、光电芯片等一直是朝着提高集成度、减小尺寸及增加时钟频率的趋势发展，“热障”问题因此日显严峻。按照著名的“摩尔定律”推算：计算机芯片上的晶体管使用量18个月翻一番，那么到2010年，芯片上晶体管使用数量将突破10亿，此时，芯片耗能和散热问题也凸现出来。实际上，现有AMD桌面Athlon 1200MHz产生的热量已达66瓦，一颗Pentium4@2 GHz芯片的消耗功率更高达75瓦。由此带来的过高温度将降低芯片的工作稳定性，增加出错率，同时模块内部与其外部环境间所形成的热应力会直接影响到芯片的电性能、工作频率、机械强度及可靠性。事实上，不仅对于计算机芯片，对于大量功率电子设备、光电器件以及近年来发展迅速的微/纳电子机械系统等，都存在着类似的广泛而迫切的散热冷却需要，有的情况下甚至要求更高，比如，一些微系统的热流密度已高达10³W/cm²。这些态势都表明，目前对高性能散热技术的需求已提到了前所未有的层面，相关研究是多个学科领域共同的前沿和关注的重大课题。

计算机芯片技术发展对高性能散热方法的迫切要求与实际应用的广阔空间，使得对超高热流密度光电子芯片、微系统的散热技术研究成为国际上异常重要而活跃的研究领域。当前的技术现状是，各类计算机芯片普遍采用受迫对流空气来冷却发热器件，即通过扩展肋片，改进气流分布，增大风压，将冷却空气压送至散热器件表面以将该处热量散走，此种方式的冷却效率与风扇速度成正比，因而会产生明显噪音；而且一旦微器件发热密度过高时，空气冷却将很难胜任。目前，气冷方式的散热能力已渐趋极限，难以适应功耗继续增加的需要，特别是在如多核台式机、笔记本电脑等设备的狭小受限空间中更是如此。随着计算机芯片集成度的飞速增长，要求的换热强度越来越高，采用水冷或热管散热的方式已提到日程上来，相应产品相继出现在市场上。液体因单位体积热容远大于气体，作为循环工质能够提供更高的冷却功率，是一种较佳选择。据业界人士分析，液冷可能会成为一个主流。实际上就计算机CPU的散热问题而言，Intel、NEC、松下、日立等国际著名公司新近都推出了基于液冷的散热方案。然而，这类液体冷却虽然效率较高，但在运行中必须依赖驱动装置，这无疑会使整套散热系统的体积增大，功耗提升。也因如此，长期以来，围绕液体冷却中的驱动泵开展研究，一直是工程师们的重大努力方向。与之相比，热管作为一种无外力驱动的基于相变传热的冷却方式，可以达到较之单相流体更高的热流转移通量，因而目前其应用颇为引人瞩目。

可以认为，在众多的高效散热方法中，热管技术在性能上表现突出。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，迄今在许多领域内被竞相加以探索，其在计算机元器件散热方面的应用正如火如荼。

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。但是，当芯片发热密度过高时，会导致热管内部液体全部蒸发干，从而工质难以完成正常的循环输运，于是会引起烧毁现象发生，对于超高功率的发热元件，热管散热存在工作极限，必须突破其现有热量及工作流体传输的途径。考虑到上述因素，本发明提供一种新的热管方案，可以实现形式更加多样化且无烧干风险的热管散热器。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种仿生动力驱动型热管散热器，特别涉及一种仿照高大植物利用其叶片表面的水份蒸腾作用驱动树干内部流体实现远距离输运的原理，以热管方式完成热量传输的仿生动力驱动型热管散热器，可作为高功率密度器件中的理想散热机构。其概念新颖，基于叶片表面的水份蒸腾作用驱动流体的输运，同时又部分采纳了热管换热的概念，是液冷与热管散热方式的优势结合。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的仿生动力驱动型热管散热器，包括：

一空心平板基底1；所述空心平板基底1的空心内腔内装有多孔芯体材料21；