[发明专利]一种仿生蒸腾冷却自适应散热器

说明书

本公开提供了一种仿生蒸腾冷却自适应散热器，包括蒸发室、储液室、蒸汽循环管路、连接管和工作液体，所述蒸发室两侧对称的连接有蒸汽循环管路，所述蒸汽循环管路对称的与储液室两侧相连，所述储液室通过连接管与蒸发室底部相连，所述蒸发室内从下到上依次填充有填充纤维和仿生多孔材料，所述工作液体在蒸发室、储液室、蒸汽循环管路和连接管内循环流动，所述蒸发室顶端与散热元器件相贴合，通过所述工作液体的循环流动对所述散热元器件进行散热。本公开器基于植物的蒸腾冷却原理制造，具备无需泵功高散热性能和自适应的特点，可以解决高热流密度面的散热要求，特别适用于高散热功率的电子元器件的散热。

技术领域

本公开涉及散热技术领域，尤其涉及一种仿生蒸腾冷却自适应散热器。

背景技术

自进入信息化社会以来，电子及通信技术高速发展。为应对现实需求，电子芯片朝着高集成度、微型化、高主频的方向发展。电子芯片的集成度越高，单位面积上的晶体管数目越多运算处理速度也就越快。但是也随之带来了发热功率高、热流密度大的问题，导致电子元件温度升高。对于电子元件，随着温度的升高，当温度超过一定的限额时，失效率会极大提升，使用寿命和稳定性会大大降低。因此为保证电子器件的高效长期稳定运行，需要对电子器件进行必要的散热设计。

传统的自然冷却散热已不能满足散热需求，越来越多散热装置被设计应用到实际需要中。目前主要应用的散热装置有风冷散热器、液冷散热器和热管散热器。风冷散热器原理即为通过空气对流来冷却电子器件，一般可以通过添加肋片，增大电子器件散热面和添加强制冷却风扇等方式来达到冷却需求。但是这种方式需要改善加工散热面，风扇有噪音，对于某些特殊器件和场合不适用。而且受制于冷却方式，不适用于高热流密度的散热面冷却。液冷即通过水泵推动液体在循环管路内流动，经过散热面带走电子器件的热量然后在散热室冷却放出热量的方式来达到冷却的目的。液冷散热器散热性能卓越，散热能力是风冷散热器的数十倍，且降噪效果明显。但是液冷散热器其系统复杂，造价成本高，占据空间大，其运行工作过程必须依赖与水泵一类驱动装置，一般适用于大型计算机、工作基站等场合。热管散热器利用了介质的相变潜热能力，介质在密闭空间内实现蒸发和冷凝过程的耦合，实现热量传递，其导热能力是纯铜的百倍以上。介质在密闭空间中循环的动力来自于重力和毛细管对流体的抽吸力。因此，该散热系统具有噪声低、尺寸小且导热能力高等特点。热管技术主要应用在计算机、移动通信终端等领域。

蒸腾作用是自然界植物自有的散热方式。自然界植物在受到烈日阳光照射或者高温环境加热时，可以通过蒸腾作用将水分输送到树干顶端的叶片。水分在植物叶片中吸热蒸发，通过气孔逸散到环境中带走热量。植物体内的蒸腾作用是一个复杂的生理过程，不仅受到外部环境的影响还受到植物自身的调节控制。对于植物而言，蒸腾作用不仅可以帮助植物散热，更重要的是为植物提供了将根系吸收的水分输运到数十米高的树冠的动力，为树木的生长提供了基本保障。

植物的蒸腾作用是一种高效的散热方式，散热能力强，这种散热方式无需额外泵功。植物蒸腾作用中最重要的部分是位于树干中起输运水分的的木质部导管，和位于叶片起蒸发和提供毛细力作用的多孔结构。基于这些研究，制造了仿生蒸发散热器，并且在研究中发现基于这种原理制造的蒸发散热器具备自适应的特点。在运行过程中能够自动调节蒸发量维持散热面在一定的温度不变。因此设计了这种新型仿生蒸腾冷却散热器，这种散热器能够引用到电子器件散热等散热需求中，适应多样化的散热需求和工作条件。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种仿生蒸腾冷却自适应散热器，这种散热器可以解决高热流密度面的散热要求，特别适用于高散热功率的电子元器件的散热，这种散热器基于植物的蒸腾冷却原理制造，具备无需泵功高散热性能和自适应的特点。

为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：