[发明专利]一种非均匀润湿性图案化吸液芯超薄平板热管

说明书

本发明属于相变传热领域，公开了一种非均匀润湿性图案化吸液芯超薄平板热管。平板热管的底板和上盖板内侧面均为非均匀润湿性表面图案，且图案完全相同、上下对应。平板热管的冷凝区表面设计有超亲水通道，平板热管的蒸发区表面为超亲水区域，与超亲水输运通道相互连通，通过超亲水通道把冷凝区的液体输运到蒸发区，其他区域为超疏水区域或疏水区域。相比于传统的平板热管，本发明具有以下优点：制造方法简单可靠；导热热阻极小，可以提高工作介质的回流速度并强化冷凝区和蒸发区的传热，从而提高超薄平板热管的传热性能；本发明中的吸液芯是图案化设计，可以实现平板热管的超薄设计和柔性可折叠设计，解决了平板热管发展的瓶颈问题。

技术领域

本发明属于相变传热领域，具体涉及一种非均匀润湿性图案化吸液芯超薄平板热管。

背景技术

随着集成电路的高速发展和人们对小型化、高性能电子产品的不断追求，电子产品系统的集成度越来越高，电路的运行速度不断加快，导致系统产生的热流密度不断增加。如果热量不能及时散失，电子设备会长期处于高温环境下，会导致性能大幅下降，寿命严重减短。平板热管作为一种高效的相变传热散热元件，由于其拥有导热系数大、无需外部动力、传热效率高、均温性能优异、轻小便捷、运行稳定性好等优点，被广泛应用在化工、冶金、电子元件、能源、航空等领域的散热上。

近年来平板热管的厚度越来越薄，超薄平板热管成为实现电子元器件快速有效散热的理想选择。吸液芯作为超薄热管内两相流动的通道及驱动力来源，对传热传质过程的影响重大。传统的烧结式吸液芯能够提供较大的毛细压力和良好的蒸发传热性能，但其渗透率和导热性能较差；而沟槽式吸液芯具有较高渗透性和导热性能，但其毛细压力较小。因此需要从表面的润湿性入手去突破限制平板热管发展的瓶颈。华北电力大学的刘昌泉等研制了一种1.30mm厚的超亲水/超疏水匹配超薄热管(刘昌泉,徐进良,纪献兵.超亲水/超疏水匹配超薄热管的传热特性[J].化工进展,2018,37(06):2067-2076.)，用化学方法对吸液芯和冷凝表面进行了改性处理，实现了热管中超亲水与超疏水的匹配，提高了热管的换热性能。

另外，新的电子产业发展开始转向曲面、折叠、柔性等方向，要求所匹配的散热元件不仅需要具有较高的导热性和小的体积，同时也要具备优良的柔韧性。但是，目前大多数平板热管是刚性结构，存在不能弯曲或者弯曲后内部结构发生变化的缺点，容易导致传热系数急剧下降。南京航空航天大学的史波等利用柔性铜丝网发明了一种超薄柔性平板热管(公开号CN 211012603)，实现了平板热管的柔性化设计，但是传统的丝网吸液芯依然存在导热热阻大、回流阻力大、所占空间大等问题。

鉴于上述传统的平板热管所出现的不足和电子散热领域的发展趋势，本发明提出了一种非均匀润湿性图案化吸液芯超薄平板热管。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供了一种非均匀润湿性图案化吸液芯超薄平板热管。本发明使得平板热管吸液芯可以同时兼具毛细压力大和渗透率高的优点；由于非均匀润湿性图案化吸液芯没有厚度，所以可以大大减薄平板热管的厚度；冷凝区超亲水-超疏水\疏水的图案设计有利于强化冷凝换热，同时蒸发段超亲水图案化设计也有利于增强换热效率；超亲水-超疏水\疏水结构的输运通道可以大大提高液体介质的回流速率。因此，本发明提供的一种非均匀润湿性图案化吸液芯超薄平板热管可以提高平板热管的传热性能，可以实现平板热管的超薄设计和柔性可折叠设计。

本发明的技术方案：

一种非均匀润湿性图案化吸液芯超薄平板热管，包括带有非均匀润湿性图案的上盖板1、与上盖板非均匀润湿性图案完全相同的底板5、上盖板1和底板5之间的支撑柱3以及充液管4，其中：

所述底板5上开有凹槽2，非均匀润湿性图案位于凹槽2内；

所述支撑柱3固定在凹槽2内，使得上盖板1和底板5之间有一定间隙，作为蒸汽和液体工质流动的腔体；

所述充液管4设置在底板5上，并与凹槽2相连通，从而连通外界和平板热管中间的腔体，用于抽真空和充液；