[实用新型]一种高效换热的超薄热管

说明书

本实用新型提供了一种高效换热的超薄热管，包括依次连接的蒸发段、绝热段和冷凝段；蒸发段包括蒸发管体和蒸发吸液芯；蒸发吸液芯布设有多个疏水微纳小孔；蒸发管体内壁开设有空穴；各个疏水微纳小孔孔壁和边沿以及空穴表面均覆盖有疏水膜；疏水膜表面均匀密布超疏水核化坑；冷凝段包括冷凝管体和冷凝吸液芯；冷凝吸液芯开设有若干亲水微纳小孔；各个亲水微纳小孔孔壁和边沿以及冷凝管体内壁均覆盖有亲水膜；亲水膜表面均匀密布超亲水核化凸起点；蒸发段远离绝热段的一端以及冷凝段远离绝热段的一端分别设有端盖。该热管通过提升相变换热能力而提升换热性能，实现轻量化和紧凑化，便于工质注入和更换。

技术领域

本实用新型涉及散热器件技术领域，更具体地说，涉及一种高效换热的超薄热管。

背景技术

大规模集成芯片技术是智能制造的核心，也是其他制造产业升级的关键掣肘。散热问题是电子芯片行业急需解决的瓶颈，电子产品的温度每急剧上升10℃，可靠度可能会降低为原来的一半，而温度从75℃升高至125℃，可靠度则变为原来的20％。随着电子芯片集成度的提高，集成化器件的功能日趋复杂，功率不断加大，再加上特殊领域电子装备小型化和机动性的需要，其结构设计朝着小型组装方向发展，单位面积上的热流密度已接近现有各种冷却措施的临界，而且微电子芯片表面发热分布不均匀，局部热流强度可高达1000W/cm²，导致电子芯片失效，因此需要突破现有冷却技术的极限，开发更高效、紧凑的电子元件散热技术迫在眉睫。

微热管相变传热是解决狭小空间高热流密度芯片热控制的最有效方法。热管技术是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室在1963年发明的一种利用相变原理高效导热的传热元件，导热系数可达20000W/m·℃以上。微热管由壁壳、吸液芯和工质组成。微热管一端蒸发，另外一端冷凝，当微热管一端受热时，壁壳内部高真空情况下，工质吸热汽化后并以接近声速流向另外一端释放热量，凝结液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端。热管技术充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知固体的导热能力，因此被广泛应用在宇航、军工以及电脑CPU散热等行业。2013年日本NEC公司首次采用相变传热的微热管(厚度0.6mm，导热系数约为石墨片的十倍、铜/铝材料的百倍)对智能手机进行散热，取得良好效果。

电子芯片领域的发展，对微热管加工提出了非常苛刻的要求。例如常规热管厚度一般都在2.0mm以上。但是，当前各种互联网设备对微热管厚度的需求已达0.4-0.6mm，且要求3℃温差内传热功率不低于3W，而目前微热管难以达到该性能等级。

微热管性能的提升取决于换热能力的大小，这与两端相变端密切相关。蒸发端如何高效沸腾、冷凝端如何实现珠状冷凝，是热管性能提升的突破口。由于空间受限和复杂的蒸发冷凝竞争，目前在常规大尺度换热设备中的各种沸腾、冷凝强化换热技术很难直接移植到微型热管中。因此需要设计出一种可进一步提升换热能力的热管。

实用新型内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本实用新型的目的在于提供一种具有仿生吸液芯、通过提升相变换热能力而提升换热性能、实现轻量化和紧凑化、便于工质注入和更换的超薄热管。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种高效换热的超薄热管，其特征在于：包括依次连接的蒸发段、绝热段和冷凝段；

所述蒸发段包括蒸发管体和蒸发吸液芯；蒸发吸液芯设置在蒸发管体管腔中并与蒸发管体内壁之间存在间隙以形成外蒸发流道；蒸发吸液芯设有内蒸发流道；蒸发吸液芯布设有多个连通外蒸发流道和内蒸发流道的疏水微纳小孔；所述蒸发管体内壁在与疏水微纳小孔相对处开设有空穴；各个疏水微纳小孔孔壁和边沿以及空穴表面均覆盖有疏水膜；所述疏水膜表面均匀密布超疏水核化坑，超疏水核化坑坑壁和边沿为超疏水表面，疏水膜表面其余区域为超亲水表面；