本發(fā)明涉及均熱板散熱器制造技術(shù)，特別是涉及一種超親水吸液芯及其制備方法、均熱板及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子設(shè)備性能的不斷提升，尤其是高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理、5g通信技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，電子器件的熱流密度不斷增加，對散熱技術(shù)提出了更高的要求。

2、均熱板(vapor?chamber)作為一種高效的相變散熱器件，通過內(nèi)部工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝過程，實(shí)現(xiàn)熱量的快速傳遞和均勻分布，已廣泛應(yīng)用于高端電子設(shè)備的散熱系統(tǒng)中。目前利用均熱板內(nèi)部相變傳熱傳質(zhì)的高效傳熱特性可以取得較低熱阻、較高均溫性的性能，但在均熱板厚度日益減薄的趨勢下，傳統(tǒng)的均熱板仍存在以下局限性：

3、1)吸液芯性能不足：傳統(tǒng)的吸液芯結(jié)構(gòu)簡單，毛細(xì)力作用有限，難以在高熱流密度下快速有效地將液體工質(zhì)輸送回蒸發(fā)段；

4、2)親水性有限：吸液芯的親水性能直接影響工質(zhì)的回流速度，傳統(tǒng)材料的親水性不足，限制了均熱板的散熱效率；

5、3)微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單一：現(xiàn)有的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常較為單一，無法針對不同的熱負(fù)荷和應(yīng)用場景進(jìn)行優(yōu)化，影響了均熱板的適應(yīng)性和性能；

6、為了解決上述問題，如何通過設(shè)計(jì)優(yōu)化吸液芯的微結(jié)構(gòu)和表面特性，提高工質(zhì)的回流速度和均熱板的散熱效率成為了為高性能電子設(shè)備提供更為高效、可靠的散熱解決方案最關(guān)鍵的因素。

7、毛細(xì)力的強(qiáng)弱決定了均熱板的回流速度和散熱效率。

8、毛細(xì)力是由于液體表面張力和接觸角產(chǎn)生的，它能夠推動液體在毛細(xì)管中上升或下降。毛細(xì)現(xiàn)象中液體上升或下降的高度可以通過以下公式來計(jì)算：

9、

10、其中：h是液體在毛細(xì)管中上升或下降的高度；γ是液體的表面張力；θ是接觸角；ρ是液體的密度；g是重力加速度；r是毛細(xì)管的半徑。

11、從上述公式可知，接觸角越小，液體在毛細(xì)管中的上升高度越大，這通常意味著液體對固體表面的潤濕性越好。相反，如果接觸角接近180°，液體在毛細(xì)管中的上升高度會很小或甚至下降，表明液體對固體表面的潤濕性差。

12、接觸角和潤濕性都受到液體性質(zhì)(如表面張力)、固體性質(zhì)(如表面能、粗糙度)以及環(huán)境條件(如溫度、壓力)等因素的影響。從上述公式可以推出，如果表面具有大量凹陷的微結(jié)構(gòu)，則有利于凹陷區(qū)域的液體完全浸潤，從而提高毛細(xì)作用的效果。但是，在均熱板的內(nèi)表面形成大量規(guī)律性的凹陷區(qū)域，從加工技術(shù)的角度是非常困難的。因此，新穎和有效的大范圍制備微結(jié)構(gòu)具有重要的技術(shù)意義。

13、需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于對本申請的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種超親水吸液芯及其制備方法、均熱板及其制備方法。

2、為達(dá)到上述目的，本申請采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供了一種超親水吸液芯，其包括零級結(jié)構(gòu)、一級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu)，所述一級結(jié)構(gòu)為具有棒狀或尖錐狀的微結(jié)構(gòu)并排布于所述零級結(jié)構(gòu)的表面，所述二級結(jié)構(gòu)為圓鈍外形的微結(jié)構(gòu)并包裹所述一級結(jié)構(gòu)的頂端，所述二級結(jié)構(gòu)的直徑大于所述一級結(jié)構(gòu)的頂端的直徑，使得所述二級結(jié)構(gòu)和所述一級結(jié)構(gòu)形成的整體結(jié)構(gòu)具有內(nèi)凹特征。

4、第二方面，提供了一種第一方面所述的超親水吸液芯的制備方法，其包括如下步驟：

5、(1)第一次沉積：采用所述一級結(jié)構(gòu)的材料作為沉積材料，零級結(jié)構(gòu)作為工作電極，在所述零級結(jié)構(gòu)的表面沉積得到具有棒狀或尖錐狀的微結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu)；

6、(2)第二次沉積：以所述第一次沉積得到的樣品為工作電極，在所述一級結(jié)構(gòu)的頂端電沉積得到具有圓鈍外形的微結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)。

7、第三方面，提供了一種均熱板，其包括上殼板、下殼板、上吸液芯、下吸液芯以及注液孔；所述上殼板與下殼板相互連接而圍成密閉的蒸汽腔，所述注液孔與所述蒸汽腔連通，所述蒸汽腔內(nèi)通過注液孔填充有工作液體，所述上吸液芯設(shè)在所述上殼板的內(nèi)表面凹槽內(nèi)，所述下吸液芯設(shè)在所述下殼板的內(nèi)表面凹槽內(nèi)，所述上吸液芯和/或所述下吸液芯為第一方面所述的超親水吸液芯。

8、第四方面，提供了一種第三方面所述的均熱板的制備方法，其包括如下步驟：

9、(1)制備內(nèi)表面具有凹槽的上殼板和下殼板；

10、(2)在上殼板和下殼板的內(nèi)表面凹槽內(nèi)分別形成上吸液芯和下吸液芯；

11、(3)將上殼板和下殼板連接而圍成密閉的蒸汽腔并抽真空；優(yōu)選地蒸汽腔內(nèi)的真空度保持在0.01-5000pa，優(yōu)選地，真空度為0.1-1000pa；

12、(4)通過注液孔注入工作液體，進(jìn)行密封封裝處理，得到所述均熱板。

13、本發(fā)明具有有益效果：本發(fā)明的超親水吸液芯具有超強(qiáng)的親水性和毛細(xì)作用特性，其應(yīng)用于均熱板中后，其棒狀或尖錐狀的一級結(jié)構(gòu)有利于工作液體的吸附和上升，二級結(jié)構(gòu)的圓鈍外形和整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)凹特征，顯著增強(qiáng)了毛細(xì)作用，促進(jìn)工作液體的循環(huán)，從而可以實(shí)現(xiàn)工作液體的有效循環(huán)和高效的熱傳導(dǎo)，所述均熱板用于電子設(shè)備的散熱，可以提高傳熱效果。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種尺寸和形狀的均熱板散熱器，具有廣泛的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種超親水吸液芯，其特征在于，包括零級結(jié)構(gòu)、一級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu)，所述一級結(jié)構(gòu)為具有棒狀或尖錐狀的微結(jié)構(gòu)并排布于所述零級結(jié)構(gòu)的表面，所述二級結(jié)構(gòu)為圓鈍外形的微結(jié)構(gòu)并包裹所述一級結(jié)構(gòu)的頂端，所述二級結(jié)構(gòu)的直徑大于所述一級結(jié)構(gòu)的頂端的直徑，使得所述二級結(jié)構(gòu)和所述一級結(jié)構(gòu)形成的整體結(jié)構(gòu)具有內(nèi)凹特征。

2.如權(quán)利要求1所述的超親水吸液芯，其特征在于，所述一級結(jié)構(gòu)的長徑比為1:1-30:1，優(yōu)選地，所述一級結(jié)構(gòu)的長徑比為3:1至8:1；所述一級結(jié)構(gòu)的長度為1nm-100μm，優(yōu)選地，所述一級結(jié)構(gòu)的長度為500nm-10μm。

3.如權(quán)利要求1所述的超親水吸液芯，其特征在于，所述二級結(jié)構(gòu)的直徑為1nm-150μm，優(yōu)選地，所述二級結(jié)構(gòu)的直徑為150nm-1.5μm；

4.如權(quán)利要求1所述的超親水吸液芯，其特征在于，所述內(nèi)凹特征的內(nèi)凹角度在15-150°之間；

5.如權(quán)利要求1所述的超親水吸液芯，其特征在于，所述零級結(jié)構(gòu)是所述超親水吸液芯用于均熱板時的均熱板的殼板的內(nèi)表面凹槽內(nèi)、微溝槽型吸液芯結(jié)構(gòu)表面、泡沫金屬型吸液芯結(jié)構(gòu)表面、金屬網(wǎng)型吸液芯結(jié)構(gòu)表面中的一者。

6.如權(quán)利要求1所述的超親水吸液芯，其特征在于，所述一級結(jié)構(gòu)的材料和所述二級結(jié)構(gòu)的材料不同；優(yōu)選地，所述一級結(jié)構(gòu)的材料為銅或鎳，所述二級結(jié)構(gòu)的材料為鉬或鎢；更優(yōu)選地，所述一級結(jié)構(gòu)的材料為鎳，所述二級結(jié)構(gòu)的材料為鉬。

7.權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的超親水吸液芯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.如權(quán)利要求7所述的超親水吸液芯的制備方法，其特征在于，所述第一次沉積和所述第二次沉積的工藝條件各自獨(dú)立地為：

9.一種均熱板，其特征在于，包括上殼板、下殼板、上吸液芯、下吸液芯以及注液孔；所述上殼板與下殼板相互連接而圍成密閉的蒸汽腔，所述注液孔與所述蒸汽腔連通，所述蒸汽腔內(nèi)通過注液孔填充有工作液體，所述上吸液芯設(shè)在所述上殼板的內(nèi)表面凹槽內(nèi)，所述下吸液芯設(shè)在所述下殼板的內(nèi)表面凹槽內(nèi)，所述上吸液芯和/或所述下吸液芯為權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的超親水吸液芯。

10.一種權(quán)利要求9所述的均熱板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超親水吸液芯及其制備方法、均熱板及其制備方法。所述超親水吸液芯包括零級結(jié)構(gòu)、一級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu)，所述一級結(jié)構(gòu)為具有棒狀或尖錐狀的微結(jié)構(gòu)并排布于所述零級結(jié)構(gòu)的表面，所述二級結(jié)構(gòu)為圓鈍外形的微結(jié)構(gòu)并包裹所述一級結(jié)構(gòu)的頂端，所述二級結(jié)構(gòu)的直徑大于所述一級結(jié)構(gòu)的頂端的直徑，使得所述二級結(jié)構(gòu)和所述一級結(jié)構(gòu)形成的整體結(jié)構(gòu)具有內(nèi)凹特征。本發(fā)明的超親水吸液芯應(yīng)用于均熱板中后，可以實(shí)現(xiàn)工作液體的有效循環(huán)和高效的熱傳導(dǎo)，所述均熱板用于電子設(shè)備的散熱，可以提高傳熱效果。

技術(shù)研發(fā)人員：楊誠,陳夢琴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)深圳國際研究生院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30