一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯及其制备方法，属于电子散热技术领域，吸液芯包括芯体，所述芯体为导热材质的空隙网络结构，所述空隙网络结构通过聚苯乙烯微球自组装为蛋白石结构，导热材质填充于蛋白石结构之间，直接附着于均热板的壁面，再通过相似相容原理将微球去除之后得到。本发明专利技术吸液芯具有较小的几何孔径，同时提高了等效热导率、渗透率和高亲水性。率和高亲水性。率和高亲水性。

【技术实现步骤摘要】
一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯及其制备方法


[0001]本专利技术属于电子散热
，涉及一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子设备的迅速发展，衍生的电子产品愈发小型化和集成化，加之不稳定的热源情况，对其散热器件的要求越来越高，设备在高功率运行时会产生热量，热量的大量聚集会造成设备运行不稳定，与此同时温度过高也会导致电子元器件产生故障和老化变形；因此对电子设备的热设计提出了更高的要求，更加高效的散热装置开始被广泛的需求。均热板利用相变潜热以实现高效换热，对加强传热具有重要的实际意义，因其良好的均温性和导热性等优点被广泛应用于小体积或需快速散热的电子产品。吸液芯作为均热板的主要组成部分，为工质提供流动通道，促进液体回流，以保证均热板的正常工作。但是吸液芯的孔隙率、渗透率、毛细力等影响吸液芯的传质性能，进而影响均热板的传热效果。
[0003]目前被广泛应用的吸液芯类型有烧结芯体、丝网芯体和沟槽芯体。烧结芯体具有较高的等效热传导率，然而孔隙随机分布、大小不一，高毛细力的烧结芯体具有渗透率小等因素影响液体回流等缺陷；丝网芯体具有较高的渗透率，但是其等效热导率较低；沟槽芯体具有方向敏感、抗重力性能较差等缺陷。而对于均热板的蒸发段尤其需要一种具有更高等效热导率、更高渗透率、更高亲水性的吸液芯结构。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯，具有较小的几何孔径，同时提高了等效热导率、渗透率和高亲水性，解决了现有技术中存在的问题。
[0005]本专利技术的另一目的是，提供一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯的制备方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯，包括芯体，所述芯体为导热材质的空隙网络结构，所述空隙网络结构通过聚苯乙烯微球自组装为蛋白石结构，导热材质填充于蛋白石结构之间，直接附着于均热板的壁面，再通过相似相容原理将微球去除之后得到。
[0007]进一步的，所述芯体具有规则分布、尺寸可控的多个空腔，相邻所述空腔之间具有与空腔尺寸不同的孔。
[0008]进一步的，所述空腔的直径为1
‑
10μm。
[0009]进一步的，所述导热材质为纯铜、铜合金、铝合金或不锈钢。
[0010]进一步的，所述聚苯乙烯微球的堆积层数为(h/d)+1，h表示芯体厚度，d表示微球直径。
[0011]一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1，对均热板进行表面预处理，去除油污、氧化物和杂质；
[0013]S2，将聚苯乙烯微球悬浊液涂覆在所述均热板表面；
[0014]S3，将所述均热板置于恒温的气氛中，加热诱导蒸发沉积成膜，然后在95℃
‑
105℃的真空箱中烧结45min
‑
75min，均热板随箱冷却；
[0015]S4，通过电镀沉积、电子束蒸发沉积或溅射镀膜的方式将导热材质直接附着于均热板的壁面，填充于微球之间；
[0016]S5，基于相似相容原理，通过有机溶液去除均热板表面的聚苯乙烯微球；
[0017]S6，通过强碱溶液对吸液芯进行刻蚀，即得。
[0018]进一步的，其特征在于，所述步骤S2中，聚苯乙烯微球悬浊液的配制：粒径为1
‑
10μm的聚苯乙烯微球与乙醇混合搅拌得到，聚苯乙烯微球与乙醇的重量体积比为0.1％
‑
2.5％。
[0019]进一步的，所述步骤S4中，电镀的电流密度为10
‑
30mA/cm2。
[0020]进一步的，所述步骤S5中，有机溶液为丙酮、氯仿、甲苯、二甲苯或四氢呋喃。
[0021]进一步的，所述步骤S6中，强碱溶液为氢氧化钠溶液和过硫酸钠溶液的混合液，摩尔比为2.5：0.13，刻蚀时间为29
‑
31min。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术反蛋白石结构吸液芯具有超亲水、高等效热导率、高渗透率的特点，空隙定量可调，克服了传统芯体难以兼顾毛细压力与渗透率的问题，拓展了吸液芯在均热板散热领域的应用，提高了均热板的整体性能。
[0024]本专利技术反蛋白石结构产生的金属吸液芯孔径大小的精度和一致性远远超过了传统烧结的吸液芯，孔隙率高达71％，使得渗透率和临界热流密度提高一个数量级。
[0025]本专利技术在制造时，只需通过铜底板表面预处理、聚苯乙烯微球悬浊液涂覆、电镀铜、有机溶液溶解微球以及化学刻蚀的工艺即可形成所述吸液芯，无需分别加工芯体和铜底板，再进行二次烧结加工，具有工艺步骤少、效率高、结构一致性好、稳定性高等优点。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例反蛋白石结构吸液芯的芯体制备流程示意图。
[0028]图2为本专利技术实施例反蛋白石结构吸液芯的芯体结构表征示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例反蛋白石结构吸液芯在50μm尺度下的芯体结构表征电镜图。
[0030]图4为本专利技术实施例反蛋白石结构吸液芯在10μm尺度下的芯体结构表征电镜图。
[0031]图5为本专利技术实施例2制得吸液芯的超亲水性能表征示意图。
[0032]图6为本专利技术实施例3制得吸液芯的超亲水性能表征示意图。
[0033]图7为本专利技术实施例4制得吸液芯的超亲水性能表征示意图。
[0034]图8为本专利技术实施例5制得吸液芯的芯体结构表征电镜图。
[0035]图9为本专利技术实施例6制得吸液芯的超亲水性能表征示意图。
[0036]图10为本专利技术实施例7制得吸液芯的芯体结构表征电镜图。
[0037]图11为本专利技术对比例1制得吸液芯的芯体结构表征电镜图。
[0038]图中，1、空腔；2、铜基；3、微孔。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]实施例1，
[0041]一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯，如图1
‑
2所示，包括芯体，芯体为导热材质的空隙网络结构；将一定浓度的聚苯乙烯悬浊液涂覆或滴加于铜板上，使用重力沉积结合加热诱导蒸发，随着液体的不断蒸发，微球自组装为蛋白石结构；自组装是在布朗运动和表面张力及重力共同作用下形成的，自发运动组装为六方最密堆积；蒸发沉积成膜，导热材质通过电镀的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯，包括芯体，其特征在于，所述芯体为导热材质的空隙网络结构，所述空隙网络结构通过聚苯乙烯微球自组装为蛋白石结构，导热材质填充于蛋白石结构之间，直接附着于均热板的壁面，再通过相似相容原理将微球去除之后得到。2.根据权利要求1所述一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯，其特征在于，所述芯体具有规则分布、尺寸可控的多个空腔(1)，相邻所述空腔(1)之间具有与空腔(1)尺寸不同的孔。3.根据权利要求2所述一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯，其特征在于，所述空腔(1)的直径为1
‑
10μm。4.根据权利要求1所述一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯，其特征在于，所述导热材质为纯铜、铜合金、铝合金或不锈钢。5.根据权利要求1所述一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯，其特征在于，所述聚苯乙烯微球的堆积层数为(h/d)+1，h表示芯体厚度，d表示微球直径。6.如权利要求1所述一种超亲水的反蛋白石结构吸液芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对均热板进行表面预处理，去除油污、氧化物和杂质；S2，将聚苯乙烯微球悬浊液涂覆在所述均热板表面；S3，将所述均热板置于恒温的气氛中，加热诱导蒸发沉积成膜，然后在95℃
‑
105℃的真空箱中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李增耀，杜茜雨，李亚楠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：