一種具有碳納米管吸液芯的平面超導(dǎo)熱管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及傳熱用熱管，尤其設(shè)及一種具有碳納米管吸液忍的平面超導(dǎo)熱管及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱管已成為當前高熱流密度忍片散熱的理想元件，其一般由管殼和吸液忍組成。 工作原理為：將熱管內(nèi)部抽成負壓狀態(tài)，充入適當?shù)囊后w介質(zhì)，吸液忍附著在管壁上，由毛 細多孔材料構(gòu)成。熱管一端為蒸發(fā)端，另一端為冷凝端，當熱管一端受熱時，毛細管中的液 體迅速蒸發(fā)，蒸汽在壓力差下通過中間的蒸汽腔流向另外一端，受冷后凝結(jié)成液體，釋放出 相變潛熱，液體再沿多孔材料靠毛細力作用流回蒸發(fā)端，如此循環(huán)不止，達到快速散熱的目 的。
[0003] 在熱管中，吸液忍是一個重要組成部分，直接影響到熱管的換熱性能。目前，應(yīng)用 于中大功率L邸燈COB集成模塊導(dǎo)熱用熱管均用侶外殼，外殼內(nèi)的吸液忍W銅粉構(gòu)成，此結(jié) 構(gòu)導(dǎo)熱能力較好，但成本高、用銅粉量大。
[0004]另外，現(xiàn)有的熱管外殼內(nèi)通過支撐結(jié)構(gòu)形成金屬通道，然后在金屬通道內(nèi)形成多 孔毛細結(jié)構(gòu)。由于支撐結(jié)構(gòu)與多孔毛細結(jié)構(gòu)并非一體成型，容易擾亂蒸汽流動，制約熱管的 散熱性能。并且，現(xiàn)有的吸液忍蒸汽通道大都為圓形，存在毛細力不足，回流阻力大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)熱能力優(yōu)異、大幅減 少重量與成本的平面超導(dǎo)熱管。
[0006] 為達到W上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007] 一種具有碳納米管吸液忍的平面超導(dǎo)熱管，包括：密閉的殼體，成型在殼體內(nèi)的吸 液忍和蒸汽腔，其特征在于，所述蒸汽腔呈多孔雙拱狀。
[0008] 作為上述方案的進一步說明，所述吸液忍呈泡沫狀。
[0009] 作為上述方案的進一步說明，所述殼體采用純銅皮制成。 陽010] 作為上述方案的進一步說明，所述殼體的壁厚為0.
[0011] 作為上述方案的進一步說明，所述殼體的厚度在3mm-50mm之間。
[0012] 作為上述方案的進一步說明，所述吸液忍的孔隙等效直徑大于殼體的壁厚。
[0013]作為上述方案的進一步說明，所述蒸汽腔為真空腔，蒸汽腔的真空度為10 45U 10 中a。
[0014] 本發(fā)明還提供一種具有碳納米管吸液忍的平面超導(dǎo)熱管制備方法，其特征在于， 包括W下步驟： 1) 將碳納米管用蒸饋水或高純水超聲波清洗至少=次，每次不少于20分鐘，去除碳納 米管中的氯離子、硫酸根，使碳納米管的純度達到99. 9%W上； 2) 將洗凈后的銅粉與碳納米管混合均勻； 3) 將混合后的粉末灌入固定好忍棒的平面超導(dǎo)熱管內(nèi)，并震動均勻； 4) 將填好粉的平面超導(dǎo)熱管固定在支架上，置于中空保護式燒結(jié)爐中燒結(jié)，在95(TC 下均溫?zé)Y(jié)不少于3小時。
[0015] 作為上述制備方法的進一步說明，所述碳納米管與銅粉的質(zhì)量比不小于5:1，W減 少熱管重量，控制成本。
[0016] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0017] 一、采用碳納米管吸液忍結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的銅粉吸液忍結(jié)構(gòu)相比，不僅提高了平面熱 管的散熱效果，而且大幅減少熱管的重量和成本。
[0018] 二、將蒸汽腔設(shè)置成多孔雙拱狀，適用于超大平面熱管的制備，且制得的超大平面 熱管其超導(dǎo)能力是市場產(chǎn)品的5-10倍、甚至更多，極具市場前景。
[0019]=、將碳納米管與銅粉混合燒結(jié)制得的吸液忍存在多種不同孔徑的毛細結(jié)構(gòu)，在 保證毛細壓力大的同時，有效降低吸液忍的回流阻力，熱傳導(dǎo)性能好。
【附圖說明】
[0021] 圖1所示為本發(fā)明提供的平面超導(dǎo)熱管結(jié)構(gòu)示意圖。 陽0巧 附圖標記說明： 1 :殼體，2 :吸液忍，3 :蒸汽腔。
【具體實施方式】
[0023] 為方便本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的
【具體實施方式】進行詳細闡述。
[0024] 如圖1所示，一種具有碳納米管吸液忍的平面超導(dǎo)熱管，包括：密閉的殼體1，成型 在殼體1內(nèi)的吸液忍2和蒸汽腔3,其特征在于，所述蒸汽腔3呈多孔雙拱狀。 陽0巧]其中，所述殼體1由銅皮制成，殼體的厚度在3mm-50mm之間，殼體的壁厚控制在 0.Smm-Imm之間。所述吸液忍2呈泡沫狀，且吸液忍的孔隙等效直徑大于殼體1的壁厚。所 述蒸汽腔3為真空腔，蒸汽腔的真空度為10 4到10ipa。
[0026] 本實施例中，優(yōu)選蒸汽腔3由四個孔構(gòu)成，每個孔由相互對稱的兩個拱橋孔構(gòu)成。 將蒸汽腔設(shè)置成多孔雙拱狀的好處是：利于蒸汽和冷凝液的流動，有效提高毛細壓力、降低 回流阻力，進而達到降低整個熱管熱阻的目的。
[0027] 具體制備上述平面超導(dǎo)熱管時，包括W下步驟：
[0028] 1)選取碳納米管。
[0029] 2)將碳納米管用蒸饋水或高純水超聲波清洗至少=次，每次不少于20分鐘，去除 碳納米管中的氯離子、硫酸根，使碳納米管的純度達到99. 9%W上。
[0030] 3)將洗凈后的銅粉與碳納米管混合均勻，混合時，碳納米管與銅粉的質(zhì)量比不小 于5:1，W減少熱管重量，控制成本。
[0031] 4)將混合后的粉末灌入固定好忍棒的平面超導(dǎo)熱管內(nèi)，并震動均勻。
[0032] 5)將填好粉的平面超導(dǎo)熱管固定在支架上，置于中空保護式燒結(jié)爐中燒結(jié)，在 950°C下均溫?zé)Y(jié)不少于3小時。
[0033] 6)燒結(jié)完成后，爐冷至室溫，拔出忍棒，對蒸汽腔灌注低沸點液體、抽真空，即獲得 本實施例所制備的平面超導(dǎo)熱管。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：不僅提高了平面熱管的散熱效果，而且大幅 減少熱管的重量和成本。特別地，通過將蒸汽腔設(shè)置成多孔雙拱狀，適用于超大平面熱管的 制備，且制得的超大平面熱管其超導(dǎo)能力是市場產(chǎn)品的5-10倍、甚至更多，極具市場前景。 陽0對對比實驗
[0036] W現(xiàn)有的侶外殼、銅粉吸液忍產(chǎn)品為對比。
[0037] 實驗條件：選取20X50mm的平板熱管，在熱管的一端W2X2陣列設(shè)置四個功率為 IW的L邸器件，在熱管的另一端設(shè)置散熱翅片。在四個L邸忍片圍成區(qū)域的中屯、點采集溫 度變化見表1。 表1.溫度隨時間變化情況統(tǒng)計
[0038] 從上表可W看出，利用本發(fā)明制得的平面超導(dǎo)熱管進行散熱時，L邸工作區(qū)域的溫 度穩(wěn)定在6(TC左右。比傳統(tǒng)的侶外殼、銅粉吸液忍產(chǎn)品低10°C左右，散熱性能提升顯著。
[0039] W上【具體實施方式】對本發(fā)明的實質(zhì)進行了詳細說明，但并不能W此來對本發(fā)明的 保護范圍進行限制。顯而易見地，在本發(fā)明實質(zhì)的啟示下，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可進 行許多改進和修飾，需要注意的是，運些改進和修飾都落在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種具有碳納米管吸液芯的平面超導(dǎo)熱管，包括：密閉的殼體，成型在殼體內(nèi)的吸 液芯和蒸汽腔，其特征在于，所述蒸汽腔呈多孔雙拱狀。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面超導(dǎo)熱管，其特征在于，所述吸液芯呈泡沫狀。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面超導(dǎo)熱管，其特征在于，所述殼體采用純銅皮制成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面超導(dǎo)熱管，其特征在于，所述殼體的壁厚為0.5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面超導(dǎo)熱管，其特征在于，所述殼體的厚度在3mm-50mm之 間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的平面超導(dǎo)熱管，其特征在于，所述吸液芯的孔 隙等效直徑大于殼體的壁厚。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面超導(dǎo)熱管，其特征在于，所述蒸汽腔為真空腔，蒸汽腔的 真空度為10 4到10 1Pa138. -種具有碳納米管吸液芯的平面超導(dǎo)熱管制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將碳納米管用蒸餾水或高純水超聲波清洗至少三次，每次不少于20分鐘，去除碳納 米管中的雜質(zhì)，使碳納米管的純度達到99. 9%以上； 2) 將洗凈后的銅粉與碳納米管混合均勻； 3) 將混合后的粉末灌入固定好芯棒的平面超導(dǎo)熱管內(nèi)，并震動均勻； 4) 將填好粉的平面超導(dǎo)熱管固定在支架上，置于中空保護式燒結(jié)爐中燒結(jié)，在950°C 下均溫?zé)Y(jié)不少于3小時。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的平面超導(dǎo)熱管制備方法，其特征在于，所述碳納米管與銅粉 的質(zhì)量比不小于5:1。
【專利摘要】一種具有碳納米管吸液芯的平面超導(dǎo)熱管，包括：密閉的殼體，成型在殼體內(nèi)的吸液芯和蒸汽腔，其特征在于，所述蒸汽腔呈多孔雙拱狀。具體制備時，1)將碳納米管用蒸餾水或高純水超聲波清洗至少三次，每次不少于20分鐘，去除碳納米管中的氯離子、硫酸根，使碳納米管的純度達到99.9％以上；2)將洗凈后的銅粉與碳納米管混合均勻；3)將混合后的粉末灌入固定好芯棒的平面超導(dǎo)熱管內(nèi)，并震動均勻；4)將填好粉的平面超導(dǎo)熱管固定在支架上，置于中空保護式燒結(jié)爐中燒結(jié)，在950℃下均溫?zé)Y(jié)不少于3小時。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明導(dǎo)熱能力優(yōu)異、大幅減少重量與成本。
【IPC分類】F28D15/04
【公開號】CN105202957
【申請?zhí)枴緾N201510541141
【發(fā)明人】朱惠沖
【申請人】朱惠沖
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月27日