CN106940146A - 一种复合材料超薄柔性平面热管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料超薄柔性平面热管，从外到内依次为金属薄膜层和塑料微槽道毛细芯，塑料微槽道毛细芯包括塑料微槽道毛细基层和塑料覆盖层，塑料微槽道毛细基层上设置轴向的微米或纳米级沟槽结构，微米或纳米级沟槽结构包括槽道大峰和位于相邻槽道大峰之间的槽道小峰，塑料覆盖层与槽道大峰的顶端密封连接，使相邻槽道大峰之间形成独立的密闭腔体，并在密闭腔体内填充工质液体；塑料覆盖层的外表层和塑料微槽道毛细基层的外表层分别热合金属薄膜层。本发明以具有柔韧性的塑料制作微米或纳米级沟槽结构的毛细芯，并热合一层金属薄膜层，使平面热管弯折变形后能够恢复正常，同时也使加工工艺变得简单且成本大幅降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种热管装置，具体为一种超薄、柔性和平面热管。
背景技术
热管是一种高效传热元件，它充分利了热用传导原理与致冷介质的相变快速热传递性质，通过在全封闭真空管内液体的蒸发与蒸汽的凝结来传递热量。
目前热管被广泛应用于高热流密度电子设备散热领域，随着电子设备轻薄化发展趋势，散热成为此类电子设备的关键问题，而传统圆柱型微热管或普通压扁型热管已难以应用在紧凑轻薄型的电子设备上，因此，超薄微热管的开发对当前微电子行业的热危机具有很大优势。
超薄热管指的是整体厚度少于2mm的热管，是为了适应轻薄型电子设备狭小散热空间的新型热管，与传统热管相比，超薄热管除了要保持良好的导热性能外，还需要满足厚度更薄的要求，这就给超薄热管的开发和设计带来了难度，由于超薄热管厚度的制约导致内部液体工质有效空间大大减小，进一步造成热管传热极限降低，热阻增大，因此，解决超薄热管结构设计问题促进工质气液相回流循环是目前超薄微热管研究的关键。
发明内容
针对上述现有中技术存在的不足，本发明设计了一种复合材料超薄柔性平面热管，以具有柔韧性的塑料制作微米或纳米级沟槽结构的毛细芯，并在塑料的外表面热合一层金属薄膜层，使平面热管弯折变形后能够恢复正常，同时也使加工工艺变得简单且成本大幅降低。
本发明采用的技术方案：一种复合材料超薄柔性平面热管，从外到内依次为金属薄膜层和塑料微槽道毛细芯，所述塑料微槽道毛细芯包括塑料微槽道毛细基层和塑料覆盖层，所述塑料微槽道毛细基层上设置轴向的微米或纳米级沟槽结构，所述微米或纳米级沟槽结构包括槽道大峰和位于相邻槽道大峰之间的槽道小峰，所述塑料覆盖层与槽道大峰的顶端密封连接，使相邻槽道大峰之间形成独立的密闭腔体，并在所述密闭腔体内填充工质液体；所述塑料覆盖层的外表层和塑料微槽道毛细基层的外表层分别热合金属薄膜层。
进一步优化的，所述塑料微槽道毛细基层上的微米或纳米级沟槽结构采用模具滚压或拉伸成型工艺制作；所述塑料覆盖层与槽道大峰的顶端通过热复合工艺密封连接；所述塑覆盖层的金属薄膜层与塑料微槽道毛细基层的金属薄膜层的重叠处采用超声波焊接工艺密封连接。
进一步优化的，所述槽道小峰的高度为0.10-0.50mm，槽道大峰的高度为0.50-0.80mm。
进一步优化的，所述平面热管的总厚度为0.5-2.0mm，所述金属薄膜层的厚度为0.05-0.25mm。
进一步优化的，所述工质液体的填充量占微米或纳米沟槽流道总体积的105%-115%。
进一步优化的，所述槽道大峰和槽道小峰的纵截面形状为矩形或梯形。
进一步优化的，所述金属薄膜层采用铜或铝制作。
进一步优化的，所述工质液体为液氨、超纯水、甲醇、乙醇或丙酮。
进一步优化的，所述塑料微槽道毛细基层和塑料覆盖层采用聚四氟乙烯、高密度聚乙烯或聚碳酸丙烯酯制作。
本发明在塑料微槽道毛细基层和塑料覆盖层的外表面热合金属薄膜层，能够防止塑料微槽道毛细芯（塑料微槽道毛细基层和塑料覆盖层）在工质液体气化及冷凝过程中产生较大幅度的膨胀或收缩变形，同时金属薄膜层也使平面热管具有一定的强度。在塑料微槽道毛细芯的内部，多个槽道大峰的顶端与塑料覆盖层密封连接，形成多个独立的密闭腔体，从而可以利用槽道大峰的支撑和拉缩作用，进一步防止塑料微槽道毛细芯（塑料微槽道毛细基层和塑料覆盖层）在工质液体气化及冷凝过程中可能产生的较大幅度的膨胀或收缩变形。
本发明中相邻槽道大峰之间设置的多个槽道小峰形成了工质液体冷凝后的回流轴向微米或纳米级沟槽流道。在相邻槽道大峰之间形成独立的密闭腔体内部，微米或纳米级沟槽结构的毛细力为工质液体的回流提供了驱动力，并可以有效减少工质液体蒸发形成的气相与液相表面之间的相互影响，从而可以提升传热量，减少相对热阻。
本发明采用具有柔韧性的塑料制作平面热管的微米或纳米级沟槽结构管芯，与在金属管内表面直接加工微米级沟槽结构相比，加工过程变得简单，加工难度显著降低，加工成本也降低。因为通过模具滚压或拉伸成型工艺，塑料微槽道毛细基层上的微米或纳米级沟槽结构可以一次性整体成型完成，而且还可以加工出更复杂的沟槽结构，从而进一步降低平面热管的厚度，同时也可以降低平面热管的重量。另外，本发明利用塑料的柔韧性，使平面热管在弯折变形后能够短时间内恢复正常，从而提高了热管在实际使用过程中的可承受的弯曲程度。
附图说明
图1为复合材料超薄柔性平面热管的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细的说明。
如图1中所示，本发明中从外到内依次为金属薄膜层1和塑料微槽道毛细芯，塑料微槽道毛细芯包括塑料微槽道毛细基层2和塑料覆盖层5，采用模具滚压或拉伸成型工艺在塑料微槽道毛细基层2上设置轴向的微米或纳米级沟槽结构7，微米或纳米级沟槽结构7包括槽道大峰4和位于相邻槽道大峰4之间的槽道小峰6；塑料覆盖层5与槽道大峰4的顶端通过热复合工艺密封连接，使相邻槽道大峰4之间形成独立的密闭腔体8，并在密闭腔体8内填充一定比例的工质液体3；塑料覆盖层5的外表层和塑料微槽道毛细基层2的外表层分别热合金属薄膜层1；塑料覆盖层5的金属薄膜层1与塑料微槽道毛细基层2的金属薄膜层1的重叠处采用超声波焊接工艺密封连接。
另外，进一步优化的所述槽道小峰6的高度为0.10-0.50mm，槽道大峰4的高度为0.50-0.80mm；所述平面热管的总厚度为0.5-2.0mm，所述金属薄膜层1的厚度为0.05-0.25mm；所述工质液体3的填充量占微米或纳米沟槽7总体积的105%-115%；所述槽道大峰4和槽道小峰6的纵截面形状为矩形或梯形；所述金属薄膜层1采用铜或铝制作；所述工质液体3为液氨、超纯水、甲醇、乙醇或丙酮；所述塑料微槽道毛细基层2和塑料覆盖层5采用聚四氟乙烯、高密度聚乙烯或聚碳酸丙烯酯制作。
本发明的金属薄膜层1能够防止塑料微槽道毛细芯（塑料微槽道毛细基层2和塑料覆盖层5）在工质液体3的气化和冷凝过程中产生较大幅度的膨胀或收缩变形，同时金属薄膜层1也使平面热管具有一定的强度。在塑料微槽道毛细芯的内部，多个槽道大峰4的顶端与塑料覆盖层5密封连接，形成多个独立的密闭腔体8，从而可以利用槽道大峰4的支撑和拉缩作用，进一步防止塑料微槽道毛细芯（塑料微槽道毛细基层2和塑料覆盖层5）在工质液体3的气化与冷凝过程中可能产生的较大幅度的膨胀或收缩变形。
本发明中相邻槽道大峰4之间设置的多个槽道小峰6形成了工质液体3冷凝后的回流轴向微米或纳米级沟槽7。在相邻槽道大峰4之间形成独立的密闭腔体8内部，微米或纳米级沟槽7结构形成的毛细力为工质液体回流提供驱动力，并可以有效减少蒸发的工质液体3之间的相互影响，从而可以提升传热量，减少相对热阻。
Claims (9)
1.一种复合材料超薄柔性平面热管，从外到内依次为金属薄膜层1和塑料微槽道毛细芯，其特征在于：所述塑料微槽道毛细芯包括塑料微槽道毛细基层2和塑料覆盖层5，所述塑料微槽道毛细基层2上设置轴向的微米或纳米级沟槽结构7；所述微米或纳米级沟槽7结构包括槽道大峰4和位于相邻槽道大峰4之间的槽道小峰6；
所述塑料覆盖层5与槽道大峰4的顶端密封连接，使相邻槽道大峰4之间形成独立的密闭腔体8，并在所述密闭腔体8内填充工质液体3；所述塑料覆盖层5的外表层和塑料微槽道毛细基层2的外表层分别热合金属薄膜层1。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料超薄柔性平面热管，其特征在于：所述塑料微槽道毛细基层2上的微米或纳米级沟槽结构7采用模具滚压或拉伸成型工艺制作；所述塑料覆盖层5与槽道大峰4的顶端通过热复合工艺密封连接；所述塑料覆盖层5的金属薄膜层1与塑料微槽道毛细基层2的金属薄膜层1的重叠处采用超声波焊接工艺密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料超薄柔性平面热管，其特征在于：所述槽道小峰6的高度为0.10-0.50mm，槽道大峰4的高度为0.50-0.80mm。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料超薄柔性平面热管，其特征在于：所述平面热管的总厚度为0.5-2.0mm，所述金属薄膜层1的厚度为0.05-0.25mm。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料超薄柔性平面热管，其特征在于：所述工质液体3的填充量占微米或纳米级沟槽结构7总体积的105%-115%。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料超薄柔性平面热管，其特征在于：所述槽道大峰4和槽道小峰6的纵截面形状为矩形或梯形。
7.根据权利要求1所述的一种复合材料超薄柔性平面热管，其特征在于：所述金属薄膜层1可采用铜或铝制作。
8.根据权利要求1所述的一种复合材料超薄柔性平面热管，其特征在于：所述工质液体3为液氨、超纯水、甲醇、乙醇或丙酮。
9.根据权利要求1所述的一种复合材料超薄柔性平面热管，其特征在于：所述塑料微槽道毛细基层2和塑料覆盖层5采用聚四氟乙烯、高密度聚乙烯或聚碳酸丙烯酯制作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170711 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |