一种单向导热铜管及其制备方法技术

本发明专利技术属于导热件领域，尤其涉及一种单向导热铜管及其制备方法。所述单向导热铜管由相互套设且管壁分离的吸热管和放热管构成；所述放热管朝向吸热管为Cu@pa相变复合管；所述吸热管朝向放热管的侧壁为高分子囊泡层；所述吸热管用于吸收热量并向放热管进行单向导热，放热管吸收热量时向外界进行控温放热。本发明专利技术通过多相变过程实现单向导热以及控温，使得导热铜管同时具备良好的使用效果，能够实现对待散热件的高效散热，同时避免过高地影响环境升温，实现有效的梯度散热，对于小空间散热而言具有更优的使用效果。具有更优的使用效果。具有更优的使用效果。

【技术实现步骤摘要】
一种单向导热铜管及其制备方法


[0001]本专利技术属于导热件领域，尤其涉及一种单向导热铜管及其制备方法。

技术介绍

[0002]导热铜管是现有常用于电子元器件散热的导热件，通常也称为散热铜管，其最常见的用法包括设置在电子元器件上增强散热性能，即通过在铜的高导热性吸收电子元器件所产生的热量并进行发散，产生了增大散热面积的作用，部分特种铜管内还进行通水、进行水循环以进一步加快散热。但是，现有的特种铜管则存在着较大的缺陷和使用限制。
[0003]如现有的特种铜管仅适用于电子元器件温度大于外界环境温度且外界环境温度较适宜、不会过低或过高的情况，一旦外界环境温度较为极端，则特种铜管不但无法起到良好的散热效果，甚至会反过来对电子元器件进行影响。外界环境温度过高时、高于电子元器件温度时，即便电子元器件本身已处于发热状态，特种铜管仍会将外界温度导入到电子元器件上，使其进一步升温，这种情况在夏天室外较为常见，比如许多室外工作者或旅游者容易将手机置于日光下曝晒，使手机升温、导致电子元器件过热，进而导致电子元器件的损坏甚至产生爆炸的安全隐患；而外界环境温度过低时，特种铜管则会产生非常快速的散热，如在北方地区室外温度较低的环境中，非常容易由于快速散热引起电子元器件的损坏问题的发生。
[0004]对此，本申请人于早年完成了单向导热铜管的研制，能够实现有效的单向导热，避免逆向导热。如CN110793363B所公开的单向导热特种铜管，我司采用了定向膨胀的高分子囊泡技术实现了外管和内管之间可控的单向定向导热，能够有效避免逆向传热产生的问题。但是在历经三年的使用以及反馈中还发现，定向导热虽然能够有效避免环境热对电子设备的影响，但对于一些紧凑型电子设备而言，高效的单向散热却会导致电子设备的整体温度升温较为明显，反而产生一定的使用缺陷。而该缺陷也普遍存在在常规的导热铜管技术中，并且更加明显，常规的导热铜管技术具有相对更高的热导率，且不具备阻止逆向传热的能力，因而其导致紧凑型电子设备整体升温更加明显。
[0005]常规的紧凑型电子设备如手机、ITX紧凑型个人计算机(mini
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itx个人计算机)等，尤其在使用较多的ITX紧凑型个人计算机，常用于CPU和GPU散热，但容易导致整体机箱内温度升高，反而限制了电子设备性能的发挥。因而，如何在确保实现单向导热功能、确保散热效率的基础上，改善热量过度影响环境的缺陷，则是重要的后续研发方向。

技术实现思路

[0006]为解决现有的导热铜管、单向导热特种铜管虽具有良好的使用效果，但对于紧凑型设备散热使用而言存在一定的缺陷，容易导致单部件热大量扩散至整体工件，导致整体紧凑型设备升温等问题，本专利技术提供了一种单向导热铜管。
[0007]本专利技术的主要目的在于：一、能够实现可控单向导热，即实现内至外的单向导散热或外至内的单向导散热；
二、用于待散热件散热时，能够避免外界高温逆向传递导致待散热件升温，也能够避免外界过低温导致待散热件过冷；三、导热效率相对较高，可控性强；四、能够避免大量升高待散热件环境温度，实现温度可控；五、制备方法简洁高效。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0009]一种单向导热铜管，包括：相互套设且管壁分离的吸热管和放热管；所述放热管朝向吸热管为Cu@pa相变复合管；所述吸热管朝向放热管的侧壁为高分子囊泡层；所述吸热管用于吸收热量并向放热管进行单向导热，放热管吸收热量时向外界进行控温放热。
[0010]作为优选，所述Cu@pa相变复合管为铜基有机复合材料管；所述Cu@pa相变复合管相变温度为26～36℃。
[0011]作为优选，所述吸热管和放热管的管壁最小间距为L1；所述高分子囊泡层厚度为L2；所述L1∶L2＝1∶(0.1～0.5)，且L1≥0.5mm。
[0012]作为优选，所述放热管为波浪形管。
[0013]一种单向导热铜管的制备方法，所述方法包括：1)管材制备：a)制备Cu@pa相变复合粉料，将所得Cu@pa相变复合粉料与金属铜粉复合制备为管材，作为放热管；b)选取合适管径的金属铜管通过作为吸热管基材，当吸热管内径大于放热管外径时，在金属铜管内壁制备高分子囊泡层作为吸热管，当吸热管外径小于放热管内径时，在金属铜管外壁制备高分子囊泡层作为吸热管；2)取放热管和吸热管进行套设后，端部固接且进行隔热处理，即得到单向导热铜管。
[0014]作为优选，步骤1)a)中：所述Cu@pa相变复合粉料的制备方法为：取醋酸二氨合铜与石蜡混合，加入分散稳定剂后加热至熔融，搅拌混匀得到混合物，混合物于保护气氛中热处理后进行粉化处理得到Cu@pa相变复合粉料。
[0015]作为优选，步骤1)a)中：将所述Cu@pa相变复合粉料与金属铜粉混合后，加入有机醇促进Cu@pa相变复合粉
料和金属铜粉结合，通过金属粉末注射成型制备为管材，管材于保护气氛中进行分段热处理得到放热管。
[0016]作为优选，所述分段热处理包括依次进行的240～250℃热处理30～50min、300～310℃热处理20～35min和120～150℃处理10～30min。
[0017]作为优选，步骤1)b)中：所述高分子囊泡层依次通过模板化处理和嵌段覆膜反应进行；所述高分子囊泡层中由阵列分布的高分子囊泡包覆液体构成。
[0018]作为优选，所述液体沸点为25～75℃。
[0019]对于本专利技术技术方案而言，整体是基于我司现有的专利技术CN110793363B(下称单向热管技术)进一步研发的，在本专利技术技术方案中，进一步区分了双层的单向导热铜管的形态结构，以吸热管和放热管进行区分。吸热管用于吸收待散热件的热量，随后通过高分子囊泡层单向传递至放热管，分别实现吸热和散热的功能，整体工作模式类同于现有的单向热管技术。
[0020]具体的，是由于吸热管在吸收热量时，高分子囊泡层中的高分子囊泡内液体产生挥发、导致高分子囊泡膨胀，至其接触到放热管时将热量传递给放热管，且虽然高分子物质的导热系数普遍较低，但随着其膨胀减薄，其导热能力也变相提升。此外，在吸热管吸热时，高分子囊泡中的液体首先相变气化产生第一次热传导，能够对吸热管进行降温，而后通过高分子囊泡的单向定向膨胀导热使得放热管升温，产生第二次的热传导。
[0021]而本专利技术的放热管是相较于现有单向热管技术最重要的改进。本专利技术所用的热管采用了MIM技术实现了复合材料铜基管材的制备，在放热管中，本专利技术以单质铜作为主要成分，以石蜡作为主要的配合成分，并掺杂有少量不完全去除的CuO和Cu2O。其中，单质铜作为主要的导热介质，以确保放热管能够快速吸收高分子囊泡层所传递的热量，以避免高分子囊泡层吸热后传递至放热层效率低下的问题发生，而放热管吸热后，其内复合的石蜡则起到了相变吸热和控温的作用，在现有的单向热管技术中，等同于放热管使用的实际是铜管，铜管具有高导热率和低比热容的物理特点，但其产生近似于线性的升温趋势，导致铜管快速升温，而复合石蜡后，则能够产生一个升温平台，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单向导热铜管，其特征在于，包括：相互套设且管壁分离的吸热管和放热管；所述放热管朝向吸热管为Cu@pa相变复合管；所述吸热管朝向放热管的侧壁为高分子囊泡层；所述吸热管用于吸收热量并向放热管进行单向导热，放热管吸收热量时向外界进行控温放热。2.根据权利要求1所述的一种单向导热铜管，其特征在于，所述Cu@pa相变复合管为铜基有机复合材料管；所述Cu@pa相变复合管相变温度为26～36℃。3.根据权利要求1所述的一种单向导热铜管，其特征在于，所述吸热管和放热管的管壁最小间距为L1；所述高分子囊泡层厚度为L2；所述L1：L2＝1：(0.1～0.5)，且L1≥0.5mm。4.根据权利要求1或2或3所述的一种单向导热铜管，其特征在于，所述放热管为波浪形管。5.一种如权利要求1或2或3或4所述单向导热铜管的制备方法，其特征在于，所述方法包括：1)管材制备：a)制备Cu@pa相变复合粉料，将所得Cu@pa相变复合粉料与金属铜粉复合制备为管材，作为放热管；b)选取合适管径的金属铜管通过作为吸热管基材，当吸热管内径大于放热管外径时，在金属铜管内壁制备高分子囊泡层作为吸热管，当吸热管外径小于放热管内径时，在金属铜管外壁制备高分子囊泡层作为吸热管；2)取放热管和吸热管进行套设后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱胜利，朱艳杰，
申请(专利权)人：安徽德诠新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：