一种复合吸液芯热管制造技术

本发明专利技术涉及一种复合吸液芯热管，该复合吸液芯热管包括管壳，复合吸液芯，蒸汽通道和工质，其中复合吸液芯具有三层特征，由外到内分为第一金属粉末层、第二沟槽粉末层和第三丝网隔离层，管壳和复合吸液芯形成的密闭腔体内部具有高真空特性。第二沟槽粉末层具有阵列沟槽结构特征，第三丝网隔离层将蒸汽通道与第二沟槽粉末层分隔开来。采用粉末烧结形成的第一金属粉末层有利于提高毛细力，第二沟槽粉末层兼顾毛细力同时减少蒸汽溢出阻力，第三丝网隔离层实现了蒸汽和工质回流分隔，汽液运作互不干扰最大化两相循环效率。该复合吸液芯热管适用于工业生产，在半导体、电子设备、新能源等散热场景下具有极大优势。场景下具有极大优势。场景下具有极大优势。

【技术实现步骤摘要】
一种复合吸液芯热管


[0001]本专利技术涉及热管
，特别是涉及一种复合吸液芯热管。

技术介绍

[0002]电子技术的发展，正朝着集成化、小型化和智能化方向进化。为了满足上述发展进化，高性能芯片成为了重点追逐焦点。随着芯片计算性能的爆炸性提升，除了先进的芯片设计制造工艺，如何解决电子高密度散热难题成为了技术瓶颈之一。传统的散热材料，如铜、铝、陶瓷等，受限于材料本身，散热性能无法突破热传导率材料极限。因此，经常需要辅助手段，如增加风冷、增加水冷乃至浸没式液冷冷却，然而，外加散热系统通常较为复杂，系统较为庞大，背离了系统集成化和小型化的初衷设计，更为关键的是，材料热传导不够及时，外加散热组件难以完全发挥优势。
[0003]相比之下，热管散热技术，由于其具有超高热导率，快速响应，寿命长等优点，属于最为高效的被动散热手段之一，开始备受电子设备散热青睐。在高性能电脑中，通常采用热管作为主要的传热元件。热管采用了两相传热技术原理，在高真空环境中，工质吸热快速蒸发，带走热量，在冷凝端冷凝，通过毛细芯吸液回流补充至蒸发端，完成整个两相循环。因此，毛细芯设计为热管传热性能的关键核心所在。
[0004]评价毛细芯的关键指标为毛细力和渗透率，理论上毛细力越大、渗透率越高越有利于热管性能提升。然而，实际中，毛细力和渗透率常表现为矛盾关系。商业热管的毛细芯多采用沟槽吸液芯和粉末吸液芯。沟槽吸液芯具有高渗透率优势，然而抗重力性能较差，在重力要求严格场合难以满足散热挑战，相较而言，粉末吸液芯具有较高毛细力，在抗重力性能上有着更佳的优势，然而粉末吸液芯渗透率不足，工质受热蒸发后在逸出过程需要跨越多层粉末，蒸汽阻力较大。另一方面，在气液运行过程中，蒸汽和工质液体在两相界面处，容易相互影响，产生粘性阻力，导致了蒸汽压降增大，降低了热管的传热效率。因此，针对粉末吸液芯现存矛盾和气液干扰问题，需要寻求一种新型设计方案以进一步提升热管传热性能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种复合吸液芯热管，采用三层毛细结构设计，同时兼顾高毛细力和高渗透率的毛细性能特征，并且考虑了气液分离设计，提升热管传热性能。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种复合吸液芯热管，包括管壳，管壳内套设有复合吸液芯；
[0008]复合吸液芯的孔隙内部设有工质；
[0009]复合吸液芯包括管状的第一金属粉末层、第二沟槽粉末层和第三丝网隔离层；
[0010]第一金属粉末层、第二沟槽粉末层和第三丝网隔离层由外到内依次套接；
[0011]第一金属粉末层的外壁连接于管壳内壁；
[0012]第三丝网隔离层中部设有蒸汽通道。
[0013]进一步地，第一金属粉末层由金属粉末烧结形成，与管壳内壁紧密贴合，同时与第二沟槽粉末层紧密贴合。第一金属粉末层与管壳内部紧密贴合有利于降低传热热阻。
[0014]进一步地，第二沟槽粉末层由金属粉末烧结而成，并且周向形成多个沟槽间隔结构，同时与第三丝网隔离层紧密贴合。第二沟槽粉末层兼顾了蒸汽逸出和工质回流双功能设计，沟槽间隔设计形成了局域蒸汽逸出微通道，工质受热蒸发后可以快速逸出，其余粉末可以快速吸液回流，促进两相循环。
[0015]进一步地，第三丝网隔离层由至少一层镂空丝网形成，并且将蒸汽通道与第二沟槽粉末层分隔开来，丝网目数为80
‑
400目。丝网具有高孔隙率特征，具备汽液分隔功能同时不影响蒸汽从第二沟槽粉末层的局域微通道逸出到蒸汽通道。
[0016]进一步地，第一金属粉末层和第二沟槽粉末层采用相同材质金属粉末材质，第一金属粉末粒径大于或者等于第二沟槽粉末粒径，粉末目数为50
‑
500目。相同材质金属粉末使得第一金属粉末层和第二沟槽粉末层可以紧密连接。
[0017]进一步地，第二沟槽粉末层沟槽呈现圆周阵列分布，包括等距分布和非等距分布，沟槽齿数为20
‑
120。在沟槽齿数不变的情形下，非等距分布能够形成至少两种尺寸的沟槽，沟槽越小毛细力越大，小沟槽起到增强毛细力作用，大沟槽起到增强液体回流作用。
[0018]进一步地，第一金属粉末层厚度约0.1
‑
0.3mm；第二沟槽粉末层厚度约0.1
‑
0.3mm；第三丝网隔离层具有最薄特征，厚度约0.03
‑
0.2mm。第三丝网隔离层主要作用为汽液分离，过厚反而影响蒸汽和工质液体界面的交换效率。
[0019]进一步地，管壳材质与复合吸液芯所用金属粉末一致，为铜、铝、钛、不锈钢、镁、镍一种及其复合材料。相同材质的设计，使得复合吸液芯与管壳避免了热膨胀系数不一致导致的开裂脱离问题。
[0020]进一步地，工质位于复合吸液芯的孔隙内部，工质优选去离子水、乙醇、甲醇、丙酮、氨中一种及其组合。工质选择需要考虑与管壳材质的兼容性。
[0021]进一步地，热管内部密封腔体真空度≤10Pa。高真空度有利于热管启动温度的降低，以及提高热管响应速度。
[0022]总的说来，本专利技术具有如下优点：
[0023]采用粉末烧结形成的第一金属粉末层有利于提高毛细力，第二沟槽粉末层兼顾毛细力同时减少蒸汽溢出阻力，第三丝网隔离层实现了蒸汽和工质回流分隔，汽液运作互不干扰最大化两相循环效率。气液两相高效循环运行有利于热传导性能的提升，从而提升热管的散热能力。因此，本专利技术的热管具有启动快、高热导率、高可靠特性，适用于工业生产，在半导体、电子设备、新能源等散热场景下具有极大优势。
附图说明
[0024]图1为实施例1中第一金属粉末层和第二沟槽粉末层结构示意图；
[0025]图2为实施例1中复合吸液芯结构示意图；
[0026]图3为实施例1中复合吸液芯热管整体结构示意图；
[0027]图4为实施例2中复合吸液芯热管整体结构示意图。
[0028]其中：
[0029]1、管壳；
[0030]2、复合吸液芯，21、第一金属粉末层、22、第二沟槽粉末层，23、第三丝网隔离层；
[0031]3、蒸汽通道；
[0032]4、工质。
具体实施方式
[0033]下面来对本专利技术做进一步详细的说明。
[0034]实施例1
[0035]如图3所示，一种复合吸液芯2热管，包括管壳1、复合吸液芯2、蒸汽通道3和工质4。
[0036]一个优选例中，复合吸液芯2具有三层特征，由外到内分另为第一金属粉末层21、第二沟槽粉末层22和第三丝网隔离层23；
[0037]管壳1优选材料为铜，属于圆直管，外径为8mm，壁厚为0.3mm；
[0038]第一金属粉末层21采用铜粉烧结形成，三维形状为圆筒结构，与管壳1内壁紧密贴合，同时与第二沟槽粉末层22紧密贴合，如图1所示。该实施例中第一金属粉末层21厚度为0.3mm，所用铜粉优选目数为100。烧结过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合吸液芯热管，其特征在于：包括管壳，管壳内套设有复合吸液芯；复合吸液芯的孔隙内部设有工质；复合吸液芯包括管状的第一金属粉末层、第二沟槽粉末层和第三丝网隔离层；第一金属粉末层、第二沟槽粉末层和第三丝网隔离层由外到内依次套接；第一金属粉末层外壁连接于管壳内壁；第三丝网隔离层中部设有蒸汽通道。2.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯热管，其特征在于：第一金属粉末层由金属粉末烧结形成圆管形，分别与管壳内壁和第二沟槽粉末层紧密贴合。3.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯热管，其特征在于：第二沟槽粉末层由金属粉末烧结形成圆管形，且周向形成多个沟槽间隔，同时与第三丝网隔离层紧密贴合。4.按照权利要求3所述的一种复合吸液芯热管，其特征在于：第二沟槽粉末层的沟槽间隔为等距或非等距的圆周阵列分布，沟槽齿数为20
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120。5.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯热管，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜才满，汤勇，张仕伟，袁雪鹏，伍春霞，梁怡富，
申请(专利权)人：华南理工大学珠海现代产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：