表面调控的柔性微槽群热沉、散热装置和方法制造方法及图纸

本公开提供了一种表面调控的柔性微槽群热沉、散热装置和方法，该柔性微槽群热沉由柔性导热材料制成，在其表面形成有多条微槽道，该多条微槽道组成微槽群，其中，所述微槽群的表面经亲水材料键合后形成亲水表面。进一步基于该柔性微槽群热沉提供了表面调控的柔性微槽群散热装置和散热方法。本公开通过在微槽群表面键合亲水材料，提高微槽群表面与液体工质如水、甲醇、乙醇等极性液体之间毛细作用力，增加液体工质的润湿高度和回流能力，达到强化换热的目的，成本低廉，操作简单，亲水性能持久。

【技术实现步骤摘要】
表面调控的柔性微槽群热沉、散热装置和方法
本公开涉及散热
，尤其涉及一种表面调控的柔性微槽群热沉、散热装置和方法。
技术介绍
随着科技的进步，穿戴设备或者柔性显示设备近年来不断增加。虽然柔性电子产品的产热量相较传统电子产品要少，但由于柔性电子产品具有可弯曲、轻薄等特性，颠覆了传统电子产品的形态，发热量比较容易集中，容易让人体感到不适，因此这为柔性电子产品的散热问题带来了更高的技术要求。现在关于柔性散热技术的研究主要集中在一些被动式技术上，如柔性热管和柔性平板热管等。其主要是选用各种聚合物(如聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，液晶高分子聚合物和聚二甲基硅氧烷等材料)来制备柔性腔体材料，从而解决热管的弯曲问题。虽然这些高分子聚合物解决了散热器件可弯曲的问题，但是其本身较低的导热系数限制了其在电子产品中的应用。为了解决这些问题，有研究者在蒸发端增加了金属块或者金属通道来改善其换热性能，尽管前人做出各种努力，但热管理装置性能的改善仍然有限。除了上述蒸发端和冷凝端的热阻问题外，在狭小空间内蒸汽的流动同样存在问题。针对上述问题，有研究提出可采用高分子聚合物混合高导热纳米颗粒材料、碳纤维或碳纳米管等制成柔性腔体材料，其中高分子聚合物为聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、液晶高分子聚合物(LCP)、聚酰亚胺(PI)或环氧玻璃纤维板(FR4)。利用以上材料虽然解决了散热装置的弯曲问题，但是由于采用的主要高分子聚合物表面亲水性能不好，影响微槽道中毛细润湿高度和液体回流能力，从而影响整个散热器的散热能力。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种表面调控的柔性微槽群热沉、散热装置和方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种表面调控的柔性微槽群热沉，其由柔性导热材料制成，在其表面形成有多条微槽道，该多条微槽道组成微槽群，其中，微槽群的表面经亲水材料键合后形成亲水表面。在本公开的一些实施例中，柔性导热材料为由导热纳米颗粒材料、碳纤维或碳纳米管与高分子聚合物混合而成的复合材料，高分子聚合物为聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、液晶高分子聚合物(LCP)、聚酰亚胺(PI)或环氧玻璃纤维板(FR4)。在本公开的一些实施例中，亲水材料为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、磷脂酸、十二烷基硫酸钠、聚山梨酯或聚多巴胺。在本公开的一些实施例中，微槽道截面为矩形、梯形或三角形。在本公开的一些实施例中，微槽道尺寸为微纳米级。根据本公开的再一个方面，提供了一种表面调控的柔性微槽群散热装置，包括：柔性微槽群热沉，其由柔性导热材料制成，柔性微槽群热沉为具有封闭空腔的腔体，腔体内至少一个表面形成有多条微槽道，多条微槽道组成微槽群，微槽群的表面经亲水材料键合后形成亲水表面。在本公开的一些实施例中，柔性导热材料为由导热纳米颗粒材料、碳纤维或碳纳米管与高分子聚合物混合而成的复合材料；亲水材料为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、磷脂酸、十二烷基硫酸钠、聚山梨酯或聚多巴胺。在本公开的一些实施例中，该柔性微槽群散热装置还包括：肋块支撑结构，设置于腔体中间，用于阻止含微槽群的表面与其相对表面贴合；金属丝网，固定于微槽群和肋块支撑结构中间，用于构建蒸汽通道和液体回流通道；以及液体工质，填充于封闭空腔内。在本公开的一些实施例中，肋块支撑结构由硅胶或橡胶制成。在本公开的一些实施例中，金属丝网为铜丝网或被氧化的铜丝网。在本公开的一些实施例中，液体工质为水、甲醇、乙醇或丙酮。根据本公开的又一个方面，提供了一种表面调控的柔性微槽群散热方法，包括：将柔性微槽群热沉的微槽群表面键合亲水材料，以提高液体工质和微槽群之间的毛细作用力，柔性微槽群热沉由柔性导热材料制成；使液体工质在该毛细作用力的作用下进入微槽群的微槽中，形成复合相变换热的薄液膜；以及薄液膜同热源接触后，发生薄液膜内的蒸发和厚液膜区域内核态沸腾的复合相变并带走热量，实现对热源的取热。在本公开的一些实施例中，将柔性微槽群热沉的微槽群表面键合亲水材料的步骤包括：将柔性微槽群热沉在包含亲水材料的混合溶液中浸泡；以及对柔性微槽群热沉进行冲洗和干燥，使微槽群表面经亲水材料键合后形成亲水表面。在本公开的一些实施例中，亲水材料在混合溶液中的含量为0.001～10mol/L。在本公开的一些实施例中，浸泡时间为10s～48小时，浸泡温度为0～50℃。在本公开的一些实施例中，冲洗时间为1～24小时。在本公开的一些实施例中，干燥时间为1～24小时，干燥温度为30～150℃。在本公开的一些实施例中，柔性导热材料为由导热纳米颗粒材料、碳纤维或碳纳米管与高分子聚合物混合而成的复合材料；在本公开的一些实施例中，亲水材料为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、磷脂酸、十二烷基硫酸钠、聚山梨酯或聚多巴胺；在本公开的一些实施例中，液体工质为水、甲醇、乙醇或丙酮。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开表面调控的柔性微槽群热沉、散热装置和方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)结合柔性纳米复合材料和微槽群散热技术，利用亲水材料对微槽群表面性质进行调控，增加微槽道的亲水性能，进而提高液体工质和微槽群之间的毛细作用力，增强微槽道中液体工质的毛细润湿高度和回流能力，从而强化柔性微槽群热沉及散热装置的散热能力。(2)通过将微槽群热沉浸泡于含亲水材料的混合溶液的方式在微槽群表面键合亲水材料，成本低廉，操作简单，亲水性能持久，具有长期使用的能力。(3)当液体工质选用水时，其具有较高汽化潜热，蒸发可以带走大量热量，强化散热效果。附图说明图1为本公开实施例表面调控的柔性微槽群热沉的微槽道结构示意图。图2为图1中微槽道结构的局部放大图。图3为本公开实施例表面调控的柔性微槽群散热方法流程示意图。图4为本公开实施例键合有十二烷基硫酸钠的微槽群表面示意图。图5为本公开实施例键合有聚多巴胺的微槽群表面示意图。图6为本公开实施例表面调控的柔性微槽群散热装置结构示意图。图7为图6中柔性微槽群散热装置的上部分结构示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】1-柔性微槽群热沉；2-亲水表面；3-十二烷基硫酸钠；4-聚多巴胺；5-金属丝网；6-肋块支撑结构；7-封闭空腔；8-液体工质。具体实施方式本公开提供了一种表面调控的柔性微槽群热沉、散热装置和方法，通过在柔性微槽群热沉的微槽群表面键合亲水材料，提高微槽群表面的亲水性能，增加其与液体工质如水、甲醇、乙醇等极性液体之间毛细作用力，增加液体工质的润湿高度和回流能力，达到强化换热的目的。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。作为本公开的一示例性实施例，提出了一种表面调控的柔性微槽群热沉、散热装置和方法。以下首先对表面调控的柔性微槽群热沉的结构作详细说明。图1为本公开实施例表面调控的柔性微槽群热沉的微槽道结构示意图。图2为图1中微槽道结构的局部放大图。如图1和图2所示，本公开表面调控的柔性微槽群热沉1，其由柔性导热材料制成，在其表面形成有多条微槽道，该多条微槽道组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面调控的柔性微槽群热沉，其由柔性导热材料制成，在其表面形成有多条微槽道，所述多条微槽道组成微槽群，其中，所述微槽群的表面经亲水材料键合后形成亲水表面。

【技术特征摘要】
1.一种表面调控的柔性微槽群热沉，其由柔性导热材料制成，在其表面形成有多条微槽道，所述多条微槽道组成微槽群，其中，所述微槽群的表面经亲水材料键合后形成亲水表面。2.根据权利要求1所述的柔性微槽群热沉，其中：所述柔性导热材料为由导热纳米颗粒材料、碳纤维或碳纳米管与高分子聚合物混合而成的复合材料，所述高分子聚合物为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚二甲基硅氧烷、液晶高分子聚合物、聚酰亚胺或环氧玻璃纤维板；所述亲水材料为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、磷脂酸、十二烷基硫酸钠、聚山梨酯或聚多巴胺；和/或所述微槽道截面为矩形、梯形或三角形；所述微槽道尺寸为微纳米级。3.一种表面调控的柔性微槽群散热装置，包括：柔性微槽群热沉，其由柔性导热材料制成，所述柔性微槽群热沉为具有封闭空腔的腔体，所述腔体内至少一个表面形成有多条微槽道，所述多条微槽道组成微槽群，所述微槽群的表面经亲水材料键合后形成亲水表面。4.根据权利要求3所述的柔性微槽群散热装置，其中：所述柔性导热材料为由导热纳米颗粒材料、碳纤维或碳纳米管与高分子聚合物混合而成的复合材料；所述亲水材料为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、磷脂酸、十二烷基硫酸钠、聚山梨酯或聚多巴胺。5.根据权利要求3所述的柔性微槽群散热装置，还包括：肋块支撑结构，设置于所述腔体中间，用于阻止含微槽群的表面与其相对表面贴合；金属丝网，固定于所述微槽群和肋块支撑结构中间，用于构建蒸汽通道和液体回流通道；以及液体工质，填充于所述封闭空腔内。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：莫小宝，胡学功，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11