一种仿生结构柔性散热装置、方法及散热系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种仿生结构柔性散热装置、方法及散热系统，解决了现有技术中柔性器件存在散热效果较差的问题，具有利于柔性器件散热的有益效果，具体方案如下：一种仿生结构柔性散热装置，包括导热单元，导热单元包括蒸发集管和冷凝集管，蒸发集管内通入工作液，冷凝集管位于蒸发集管的环向，冷凝集管与蒸发集管通过蒸汽管道和回流管连通，蒸发集管内工作液能够吸收柔性器件产生的热量，并转化为蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道流向冷凝集管；冷却单元，冷却单元设于冷凝集管的侧部或环向，冷却单元内部可通入流动的冷却水，通过冷却单元带走冷凝集管处蒸汽的热量，蒸汽转化为液态后通过回流管流入蒸发集管内。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生结构柔性散热装置、方法及散热系统
本专利技术涉及柔性器件散热领域，尤其是一种仿生结构柔性散热装置、方法及散热系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。柔性器件大规模应用是未来世界发展的一个必然方向，有望拓宽电子技术的应用范围。最为重要的是柔性器件为电子产品在任意曲面或可移动部件上的便捷应用提供了可能性。因此，柔性电子技术在过去的几年里经历了快速的发展。可弯折和可卷折的柔性器件得到了广泛的研究和应用。随着人们开始对生活质量和生命健康安全关注度的不断提升，柔性器件本征的柔软性和柔韧性引发研究者极大的兴趣，因为生物系统中的柔性组织在发挥各种生理功能时包含了各种各样的运动，应用于生物系统例如人体表面时，监测设备必须能够黏附在曲率不断变化的生物表面，柔性器件设备比硬质电子设备能够实现更好的电子与生物之间信息交互。柔性器件在未来的科技市场具有巨大的潜力，能够提高人类的生活质量。柔性器件可以很容易地与纺织品集成，以制造可穿戴智能设备，市面上可以买到的智能穿戴设备，如谷歌眼镜、智能手环，已经走进了普通人的生活，柔性器件热潮已经开始来临。柔性器件中，有机半导体器件是不可或缺的一部分，其凭借易于加工，低成本费用，良好的柔韧性及易于改性产生优异特性的特点蓬勃发展，各种具有卓越性能的柔性电子设备喷涌而生，例如：应用于显示
的柔性OLED显示屏，应用于生物医疗健康检测的“电子第二皮肤”抑或是应用于人工智能领域的智能手环、头盔和眼镜等等。但是由于有机半导体器件对温度固有的敏感性，高温环境易使小分子有机半导体发生结晶现象，温度过高甚至会造成分子分解，进而降低电子迁移率，造成器件稳定性下降。在柔性器件实际运行中，由于焦耳热效应的存在，随着工作时间的增长器件的工作温度会不断提高，因此会极大降低其工作效率，特别是柔性器件中有机半导体热导率较低，温度的升高会增加声子散射进一步使热导率下降，如果不能及时将其产生的热量输送出去会极大的增加运行的不可靠性。当前而言，适用于设备散热的手段主要有器件内部添加金属或者刚性的均温板或者热管，器件外部添加水冷或者风冷等强制冷却设备进行快速换热；一些已经专利技术的柔性的热管或者均温板也未将柔性器件设为主要应用对象，在应用时不能很好的适应柔性表面，或为在弯曲度不断动态变化的设备上热管和均温板弯折之后堵塞流动通道，散热效率降低造成器件局部超温直至损毁。专利技术人还发现，一些针对有机薄膜晶体管的降低自发热效应的手段也仅为在源电极和漏电极之间设立绝缘的散热层，将热量导出晶体管，但是柔性基底不足以将运行过程中产生的热量导出外界，器件周围工作环境的温升也会不断提高，亦会造成整体的性能的下降，给柔性器件的应用带来消极影响。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种仿生结构柔性散热装置，装置有较好的柔韧性，有效保证对柔性器件进行散热。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种仿生结构柔性散热装置，包括：导热单元，为柔性仿生结构，导热单元包括蒸发集管和冷凝集管，蒸发集管内能够通入工作液，冷凝集管位于蒸发集管的环向，冷凝集管与蒸发集管通过蒸汽管道和回流管连通，蒸发集管内工作液能够吸收柔性器件产生的热量，并转化为蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道流向冷凝集管；冷却单元，冷却单元设于冷凝集管的侧部或环向，冷却单元内部可通入流动的冷却水，通过冷却单元带走冷凝集管处蒸汽的热量，蒸汽转化为液态后通过回流管流入蒸发集管内。如上所述的一种仿生结构柔性散热装置，为了进一步保证仿生结构的柔韧性，所述蒸发集管设置多圈，相邻两圈蒸发集管之间间隔设定距离，且相邻两圈蒸发集管通过蒸汽管道和回流管连通。如上所述的一种仿生结构柔性散热装置，所述冷凝集管的形状、所述蒸发集管和所述冷却单元的形状是相同的，从而便于冷却单元包绕冷凝集管，冷凝集管能够设于蒸发集管的外侧。如上所述的一种仿生结构柔性散热装置，相邻两蒸发集管之间、蒸发集管与冷凝集管之间设置多处所述的蒸汽管道和回流管，通过多处蒸汽管道和回流管的设置，保证蒸汽或工作液能够均匀地在导热单元内流动；相邻两蒸发集管之间、蒸发集管与冷凝集管之间的蒸汽管道与回流管间隔设定距离，且蒸汽管道与回流管在相邻两蒸发集管之间、蒸发集管与冷凝集管之间的周向方向交替布置，这样结构布置是合理的，有效保证工作液的流动效果。如上所述的一种仿生结构柔性散热装置，所述冷却单元为环形件，且冷却单元的内侧与所述冷凝集管粘合，保证冷却单元通过冷却液带走流动至冷凝集管处蒸汽的热量。如上所述的一种仿生结构柔性散热装置，沿着所述导热单元的对角线，导热单元的一侧相邻两蒸发集管之间、蒸发集管与冷凝集管之间设置蒸汽管道，另一侧设置回流管，这样蒸汽或液体工作液不会出现气液混合的现象，保证优异的流动效果；所述回流管中心设置毛细芯，回流管的侧壁设置微槽道，微槽道为连续的锯齿结构，锯齿结构相对于回流管的管壁倾斜设置以朝向导热单元的中心设置。如上所述的一种仿生结构柔性散热装置，还包括第一板，第一板的一侧粘合于所述导热单元和冷却单元的侧部，另一侧面用于固定柔性器件，第一板可用于安装柔性器件，且通过第一板的设置，可增大与柔性器件的换热面积，增强散热装置均温能力。如上所述的一种仿生结构柔性散热装置，所述冷却单元的设置冷却水入口管和冷却水出口管，冷却水从冷却水入口管进入冷却单元，从冷却水出口管排出，冷却单元位于冷凝集管的环向且与冷凝集管贴合，可保证与冷凝集管的接触面积，带走冷凝集管产生的热量。第二方面，本专利技术还提供了所述的一种仿生结构柔性散热装置的工作方法，包括如下内容：蒸发集管中的工作液吸收由柔性器件散出的热量，并转化为蒸汽；蒸汽沿着蒸汽通道汇集到冷凝集管中，通过冷却单元的设置，蒸汽所携带的热量被转移到冷却水中，工作液重新变为液态，并通过回流管回到蒸发集管内。第三方面，本专利技术还提供了一种仿生结构柔性散热系统，包括若干所述的一种仿生结构柔性散热装置，相邻两散热装置通过冷却水入口管/冷却水出口管连接，这样散热系统通过多个散热装置可实现拼接，不仅能够适应柔性器件中可穿戴设备较大或者曲率不断变化的表面，而且有利于降低能耗。上述本专利技术的有益效果如下：1)本专利技术散热装置，蒸发集管和冷凝集管之间间隔设定距离设置，使得散热装置具有中空结构，蒸发集管和冷凝集管通过蒸汽管道和回流管连通，形成了蛛网仿生结构，提高了散热装置的柔韧性，而且整体能够有效保证流体的流通效果，导热单元能够吸收柔性器件产生的热量，然后通过冷却单元进行及时冷却，保证对柔性器件的散热效果。2)本专利技术通过蒸汽管道和回流管沿着相邻两蒸发集管、蒸发集管和冷凝集管之间周向交替布置，工作液液体和蒸汽避免混合，可以组成多个循环通路，流通率良好，换热效率较高；在导热单元对角线上，导热单元中心的一侧二者沿着导热单元径向则保持同一类型，即工作液蒸汽或者液体工作液不会出现气液混合的现象，保持优异的流动效果。3)本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生结构柔性散热装置，其特征在于，包括：/n导热单元，为柔性仿生结构，导热单元包括蒸发集管和冷凝集管，蒸发集管内能够通入工作液，冷凝集管位于蒸发集管的环向，冷凝集管与蒸发集管通过蒸汽管道和回流管连通，蒸发集管内工作液能够吸收柔性器件产生的热量，并转化为蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道流向冷凝集管；/n冷却单元，冷却单元设于冷凝集管的侧部或环向，冷却单元内部可通入流动的冷却水，通过冷却单元带走冷凝集管处蒸汽的热量，蒸汽转化为液态后通过回流管流入蒸发集管内。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿生结构柔性散热装置，其特征在于，包括：
导热单元，为柔性仿生结构，导热单元包括蒸发集管和冷凝集管，蒸发集管内能够通入工作液，冷凝集管位于蒸发集管的环向，冷凝集管与蒸发集管通过蒸汽管道和回流管连通，蒸发集管内工作液能够吸收柔性器件产生的热量，并转化为蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道流向冷凝集管；
冷却单元，冷却单元设于冷凝集管的侧部或环向，冷却单元内部可通入流动的冷却水，通过冷却单元带走冷凝集管处蒸汽的热量，蒸汽转化为液态后通过回流管流入蒸发集管内。


2.根据权利要求1所述的一种仿生结构柔性散热装置，其特征在于，所述蒸发集管设置多圈，相邻两圈蒸发集管之间间隔设定距离，且相邻两圈蒸发集管通过蒸汽管道和回流管连通。


3.根据权利要求1所述的一种仿生结构柔性散热装置，其特征在于，所述冷凝集管的形状、所述蒸发集管和所述冷却单元的形状是相同的。


4.根据权利要求1所述的一种仿生结构柔性散热装置，其特征在于，相邻两蒸发集管之间、蒸发集管与冷凝集管之间设置多处所述的蒸汽管道和回流管；
相邻两蒸发集管之间、蒸发集管与冷凝集管之间的蒸汽管道与回流管间隔设定距离，且蒸汽管道与回流管在相邻两蒸发集管之间、蒸发集管与冷凝集管之间的周向方向交替布置。


5.根据权利要求1所述的一种仿生结构柔性散热装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫煜，杨超，王明星，辛公明，张井志，王维韬，
申请(专利权)人：山东大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44