CN105115332A - 一种平面超导热管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种平面超导热管，包括：密闭的壳体，成型在壳体内的吸液芯，以及成型在吸液芯内的多个蒸汽通道，其特征在于，每个蒸汽通道由相互对称的两个拱桥状孔道构成。具体制备时，1)将黄铜粉用蒸馏水或高纯水超声波清洗至少三次，每次不少于20分钟，去除黄铜粉中的氯离子、硫酸根，使黄铜粉的纯度达到99.9％以上；2)将洗净后的黄铜粉灌入固定好芯棒的平面超导热管内，并震动均匀；3)将填好粉的平面超导热管固定在支架上，置于中空保护式烧结炉中烧结，在950℃下均温烧结不少于3小时。与现有技术相比，本发明导热能力优异，其超导能力是市场产品的5-10倍、甚至更多，极具市场前景。

Description

一种平面超导热管及其制备方法

技术领域

本发明涉及传热用热管，尤其涉及一种平面超导热管及其制备方法。

背景技术

热管已成为当前高热流密度芯片散热的理想元件，其一般由管壳和吸液芯组成。工作原理为：将热管内部抽成负压状态，充入适当的液体介质，吸液芯附着在管壁上，由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸汽在压力差下通过中间的蒸汽腔流向另外一端，受冷后凝结成液体，释放出相变潜热，液体再沿多孔材料靠毛细力作用流回蒸发端，如此循环不止，达到快速散热的目的。

在热管中，吸液芯是一个重要组成部分，直接影响到热管的换热性能。目前，应用于中大功率LED灯COB集成模块导热用热管均用铝外壳，外壳内通过支撑结构形成金属通道，然后在金属通道内形成多孔毛细结构。由于支撑结构与多孔毛细结构并非一体成型，容易扰乱蒸汽流动，制约热管的散热性能。另外，现有的吸液芯蒸汽通道大都为圆形，存在毛细力不足，回流阻力大的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种毛细压力大、回流阻力小的平面超导热管。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种平面超导热管，包括：密闭的壳体，成型在壳体内的吸液芯，以及成型在吸液芯内的多个蒸汽通道，其特征在于，每个蒸汽通道由相互对称的两个拱桥状孔道构成。

作为上述方案的进一步说明，所述吸液芯呈泡沫状。

作为上述方案的进一步说明，所述壳体采用纯铜皮制成。

作为上述方案的进一步说明，所述壳体的壁厚为0.5mm-1mm。

作为上述方案的进一步说明，所述壳体的厚度为3-50mm。

作为上述方案的进一步说明，所述吸液芯的孔隙等效直径大于壳体的壁厚。

作为上述方案的进一步说明，所述蒸汽腔为真空腔，蒸汽腔的真空度为10^-4到10^-1Pa。

本发明还提供一种具有石墨吸液芯的平面超导热管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将黄铜粉用蒸馏水或高纯水超声波清洗至少三次，每次不少于20分钟，去除黄铜粉中的氯离子、硫酸根，使黄铜粉的纯度达到99.9％以上；

2)将清洗后的黄铜粉灌入固定好芯棒的平面超导热管内，并震动均匀；

3)将填好粉的平面超导热管固定在支架上，置于中空保护式烧结炉中烧结，在950℃下均温烧结不少于3小时。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

一、将蒸汽腔设置成多孔双拱状，适用于超大平面热管的制备，且制得的超大平面热管吸液芯具有更加优异的毛细压力和回流能力。经实验验证，利用本发明制得的平面超导热管其超导能力是市场产品的5-10倍、甚至更多，极具市场前景。

二、由于吸液芯的孔隙等效直径大于壳体的壁厚，可将蒸汽腔中的热量迅速导到与平面超导热管外壁连接的散热翅片上，换热效果好。

附图说明

图1所示为本发明提供的平面超导热管结构示意图。

附图标记说明：

1：壳体，2：吸液芯，3：蒸汽腔。

具体实施方式

为方便本领域普通技术人员更好地理解本发明的实质，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。

如图1所示，一种平面超导热管，包括：密闭的壳体1，成型在壳体1内的吸液芯2和蒸汽腔3，其特征在于，所述蒸汽腔3呈多孔双拱状。

其中，所述壳体1由铜皮制成，壳体的厚度在3-50mm之间，壳体的壁厚控制在0.5mm-1mm之间。所述吸液芯2呈泡沫状，且吸液芯的孔隙等效直径大于壳体1的壁厚。所述蒸汽腔3为真空腔，蒸汽腔的真空度为10^-4到10^-1Pa。

本实施例中，优选蒸汽腔3由四个孔构成，每个孔由相互对称的两个拱桥孔构成。将蒸汽腔设置成多孔双拱状的好处是：利于蒸汽和冷凝液的流动，有效提高毛细压力、降低回流阻力，进而达到降低整个热管热阻的目的。

具体制备上述平面超导热管时，包括以下步骤：

1)选取适量黄铜粉。

2)将黄铜粉用蒸馏水或高纯水超声波清洗至少三次，每次不少于20分钟，去除黄铜粉中的氯离子、硫酸根，使黄铜粉的纯度达到99.9％以上。

3)将洗净后的粉末灌入固定好芯棒的平面超导热管内，并震动均匀。

5)将填好粉的平面超导热管固定在支架上，置于中空保护式烧结炉中烧结，在950℃下均温烧结不少于3小时。

6)烧结完成后，炉冷至室温，拔出芯棒，对蒸汽腔灌注低沸点液体、抽真空，即获得本实施例所制备的平面超导热管。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将蒸汽腔设置成多孔双拱状，适用于超大平面热管的制备，且制得的超大平面热管吸液芯具有更加优异的毛细压力和回流能力。经实验验证，利用本发明制得的平面超导热管其超导能力是市场产品的5-10倍、甚至更多，极具市场前景。

对比实验

以现有的铝外壳、圆孔型吸液芯产品为对比。

实验条件：选取20×50mm的平板热管，在热管的一端以2×2阵列设置四个功率为1W的LED器件，在热管的另一端设置散热翅片。在四个LED芯片围成区域的中心点采集温度变化见表1。

表1.温度随时间变化情况统计

从上表可以看出，利用本发明制得的平面超导热管进行散热时，LED工作区域的温度稳定在65℃左右，比传统的铝外壳、圆孔型吸液芯产品低5℃，散热性能提升显著。

以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种平面超导热管，包括：密闭的壳体，成型在壳体内的吸液芯，以及成型在吸液芯内的多个蒸汽通道，其特征在于，每个蒸汽通道由相互对称的两个拱桥状孔道构成。

2.根据权利要求1所述的平面超导热管，其特征在于，所述吸液芯呈泡沫状。

3.根据权利要求1所述的平面超导热管，其特征在于，所述壳体采用纯铜皮制成。

4.根据权利要求1所述的平面超导热管，其特征在于，所述壳体的壁厚为0.5mm-1mm。

5.根据权利要求1所述的平面超导热管，其特征在于，所述壳体的厚度在3-50之间。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的平面超导热管，其特征在于，所述吸液芯的孔隙等效直径大于壳体的壁厚。

7.根据权利要求1所述的平面超导热管，其特征在于，所述蒸汽腔为真空腔，蒸汽腔的真空度为10^-4到10^-1Pa。

8.一种具有石墨吸液芯的平面超导热管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将黄铜粉用蒸馏水或高纯水超声波清洗至少三次，每次不少于20分钟，去除黄铜粉中的氯离子、硫酸根，使黄铜粉的纯度达到99.9％以上；

2)将洗净后的黄铜粉灌入固定好芯棒的平面超导热管内，并震动均匀；

3)将填好粉的平面超导热管固定在支架上，置于中空保护式烧结炉中烧结，在950℃下均温烧结不少于3小时。