A lightweight and efficient cooling method and device for composite materials relates to the cooling field of Aeronautical and aerospace electronic equipment; The cooling device of the present invention utilizes the high heat transfer performance of high thermal conductivity carbon fibers, combines the high mechanical properties of structural carbon fibers composite materials, and couples with active cooling technologies such as high heat flux gas-cooled/liquid-cooled/phase change, so as to improve the high-power airborne/rocket-borne/spaceborne electronic devices. For effective heat dissipation. The electronic heating device connects the hot end of the heat conducting component of the high thermal conductivity carbon fiber composite material with liquid metal, and transfers heat rapidly from the hot end to the cold end through the continuous high thermal conductivity carbon fiber bundle structure in the composite material. The cold end also connects the liquid metal with the liquid-cooled pipeline/air-cooled radiator to transfer heat to the external environment. The device realizes long-distance heat transfer and heat dissipation of high heating power electronic chips, and at the same time reduces the weight of the device by more than 25% compared with the heat dissipation of the same performance aluminum alloy and titanium alloy.
【技术实现步骤摘要】
一种复合材料轻质高效冷却方法及装置
本专利技术涉及航天/航空电子系统的热管理领域,特别是一种服务于机载/箭载/星载电子系统的高导热碳纤维散热器。
技术介绍
目前国内外绝大多数科研机构与换热器生产厂家使用金属材料制作电子器件散热器,包括金属散热翅片以及金属冷板、金属热管等。所申请的相关专利技术集中在提高金属散热器冷却效率,减少金属散热器中的冷却液流动阻力以及降低金属散热器接触热阻等方面,并不适用于重量以及冷却效率同时要求苛刻的机载/箭载/星载电子器件冷却领域。轻质碳基复合材料具有密度低、强度高、复合功能性强等优势,正逐步替代金属材料,成为航空/航天应用的首选。在力学与热学性能方面,碳基复合材料与金属材料不同,具有各向异性的特点。但在现有的设计规范中,例如GJB/Z27-92《电子可靠性热设计手册》,也是基于铜、铝等热导率各向同性金属材料,并未包含比热导率更高但热导率各向异性的碳纤维导热复合材料。为填补如上空白,需要研制使用高导热碳纤维复合材料的机载/箭载/星载冷却装置,并提出相应设计理念的实现方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服高功率电子器件难以有效散热而且金属散热器载荷偏重的技术不足,提供一种碳纤维复合材料高效散热器,利用高导热连续碳纤维的高效热传输能力(密度<2000kg·m-3、导热系数>450W·m-1·K-1),将电子器件发生的热量以导热方式快速传递至风冷/液冷部件,从而快速带走电子系统工作时发出的热量。本专利技术所述冷却装置本专利技术面向机载/箭载/星载电子器件冷却应用领域,使用轻质高导热碳纤维复合材料制作轻质散热器,替代高密度 ...
【技术保护点】
1.一种轻质高效冷却方法,其特征在于:利用高导热连续碳纤维的高效热传输能力,将电子器件发生的热量以导热方式快速传递至风冷/液冷部件,从而带走电子器件工作时发出的热量;所述的高导热连续碳纤维的密度
【技术特征摘要】
1.一种轻质高效冷却方法,其特征在于:利用高导热连续碳纤维的高效热传输能力,将电子器件发生的热量以导热方式快速传递至风冷/液冷部件,从而带走电子器件工作时发出的热量;所述的高导热连续碳纤维的密度<2000kg·m-3、沿连续碳纤维方向的一维热导率>450W·m-1·K-1。2.一种轻质高效冷却装置,其特征在于:包括支撑件(1)、高导热碳纤维导热组件(2)、液态金属(3)、风冷散热部件;高导热碳纤维导热组件(2)的纤维丝束沿传热路径平行排布,高导热碳纤维导热组件(2)由支撑件(1)进行支撑,高导热碳纤维导热组件(2)的一侧通过液态金属(3)与待冷却电子器件的发热面连接,另一侧通过液态金属(3)与风冷部件连接;所述的高导热碳纤维导热组件(2)材料密度<2000kg·m-3、沿连续碳纤维方向的一维热导率>450W·m-1·K-1;支撑件(1)选用碳纤维结构复合材料。3.一种轻质高效冷却装置,其特征在于:包括支撑件(1)、高导热碳纤维导热组件(2)、液态金属(3)、液冷散热部件;高导热碳纤维导热组件(2)的纤维丝束沿传热路径平行排布,高导热碳纤维导热组件(2)由支撑件(1)进行支撑,高导热碳纤维导热组件(2)的一侧通过液态金属(3)与待冷却电子器件的发热面连接,另一侧通过液态金属(3)与液冷部件连接;所述的高导热碳纤维导热组件(2)材料密度<2000kg·m-3、沿连续碳纤维方向的一维热导率>450W·m-1·K-1;支撑件(1)选用碳纤维结构复合材料。4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于:所述的液冷散热部件采用液体强...
【专利技术属性】
技术研发人员:肖鹏,颜鸿斌,蔡建强,王翰林,刘宁,刘清念,
申请(专利权)人:航天材料及工艺研究所,中国运载火箭技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。