CN112122616A - 一种定向微通道和无序孔复合热沉及其制备方法 - Google Patents
一种定向微通道和无序孔复合热沉及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112122616A CN112122616A CN202010853795.6A CN202010853795A CN112122616A CN 112122616 A CN112122616 A CN 112122616A CN 202010853795 A CN202010853795 A CN 202010853795A CN 112122616 A CN112122616 A CN 112122616A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat sink
- filling
- micro
- powder
- sintering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 94
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 87
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 65
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 65
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 46
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 29
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 27
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 27
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 25
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 23
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 15
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 10
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 7
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 7
- 229940099259 vaseline Drugs 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 4
- -1 acryl Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 abstract 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 14
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 9
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 9
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 9
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 8
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 7
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 6
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- VODBHXZOIQDDST-UHFFFAOYSA-N copper zinc oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[Cu++].[Zn++] VODBHXZOIQDDST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002064 alloy oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910017813 Cu—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- PGTIPSRGRGGDQO-UHFFFAOYSA-N copper;oxozinc Chemical compound [Zn].[Cu]=O PGTIPSRGRGGDQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种定向微通道和无序孔复合热沉，包括热沉本体，所述热沉本体上沿同向设置有多个贯通整个热沉本体的微通道，所述热沉本体的多个微通道之间还设置有多个微孔。本发明还公开了上述热沉的制备方法，通过制浆、埋丝、干燥、预烧结、烧结还原等步骤制备出上述热沉。本发明整体制备工艺简单，制造成本较低，制备的热沉内部具有连续微通道和辅助热交换的微孔，散热性能极为优异。
Description
技术领域
本发明涉及热沉散热技术领域，特别涉及一种定向微通道和无序孔复合热沉及其制备方法。
背景技术
随着微电子行业和新能源产业的发展，散热是一个不得不面对的重要课题，尤其是在一些相对封闭的环境下，如电动汽车电池组、大型风力发电设备电子元件和超级计算机集成芯片的散热等。据美国宇航局(NASA)统计，90％任务失败的原因在于电子元器件过热而出现的失效。在科技部下发的“变革性技术关键科学问题”重点专项2020年度项目申报指南中，超高热流密度微通道散热新原理及关键技术被列为了第三项急需解决的重大科技难题。其中明确指出通过发展流—固—热—力—电多要素协同技术来研制针对超高热流密度芯片的高效散热***。因此，利用新的技术手段来制备新型换热微通道结构，改善微通道中流体的流动性、加大流体与微通道的接触传热面积、增加冷却液对热源所传出热量的吸收速率，从而提升冷却液在微通道中的换热效率，是解决这一科学难题的重要可行方法之一。
现今，大部分技术所研制的强迫对流散热材料主要为单层微通道热沉和无序多孔金属1，2。应对高热流密度的发热元件，铜通常被用在这些散热材料中，因为其拥有较高的传热散热效率(所有金属中铜的热导率为403W/mK，仅次于银的429W/mK，远高于铝的237W/mK)和较好的经济效益(铜6.52USD/kg的价格只有银510.71USD/kg的1.3％)。目前已经商业化生产的微通道铜热沉(Thermacore公司的Microchannels Cu)和多孔铜散热材料(Versarien公司的LCS porous Cu)，它们的优缺点都非常明显。相比微通道铜热沉，多孔铜具有更多的散热面积和更高的换热系数。但是，流体通过多孔金属时的阻力也相对更大，其入口压力往往是微通道的10倍以上，需要更大功率的驱动泵来促使内部冷媒的流动，大大增加了使用时的能耗。
目前，现有技术还发明了采用多层微通道的散热结构。如公开号为CN103745961B，发明名称为“使用藕状多孔材料微通道模块的散热装置”就公开了一种定向微通道的散热材料结构，采用金属-气体共晶定向凝固的方式制备出多层定向微通道。然而现有技术中的定向微通道热沉由于制备工艺的限制，其定向微通道的长度有限，微通道的占比和分布较难控制，制备出的散热装置一般由多块带有定向微通道的材料拼接而成，微通道并不连续，散热性能提升有限，而且制备过程较为复杂，成本相对较高。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的至少一种技术问题，提供一种定向微通道和无序孔复合热沉及其制备方法，整体制备工艺简单，制造成本较低，制备的热沉内部具有连续微通道和辅助热交换的微孔，散热性能极为优异。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种定向微通道和无序孔复合热沉，包括热沉本体，所述热沉本体上沿同向设置有多个贯通整个热沉本体的微通道，所述热沉本体的多个微通道之间还设置有多个微孔。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述多个微通道之间通过微孔连通。
进一步，所述热沉本体采用导热金属材料制成。
优选的，所述热沉本体采用铜、镍基合金或钢制成。
进一步，所述微通道体积占热沉本体的30～70％。
优选的，所述微通道体积占热沉本体的40～60％。
进一步，所述微通道的直径为50～1000μm。
优选的，所述微通道的直径为100～800μm。
进一步，所述微孔的孔径为50～1000μm。
进一步，所述微孔的孔径为100～500μm。
进一步，所述微孔体积占热沉本体的20～70％。
优选的，所述微孔体积占热沉本体的30～60％。
本发明还设计了上述复合热沉的制造方法，包括以下步骤：
S1制备浆料：按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，20～70％的金属或金属氧化物粉末，20～70％的填充粉末，2～15％的粘结剂，得到浆料；
S2涂刷浆料和填充丝：在步骤S1制得的浆料内按定向方向埋入热塑高分子材料的填充丝，并铺设在热沉壳或热沉模具内，制得热沉坯件；
S3干燥成型：将步骤S2制得的热沉坯件，至于大气中干燥固型，制成毛坯；
S4大气中预烧结：将步骤S3制得的毛坯在大气环境中进行预烧结，烧结后冷却至室温，制得带有定向微通道的氧化金属坯件；
S5烧结还原：将步骤S4制得的带有定向微通道氧化金属坯件在真空或还原气氛中烧结还原，烧结还原后冷却到室温，制得复合热沉。
进一步，所述步骤S1中，所述金属或金属氧化物粉末为铜、镍基合金或钢等金属的粉末或其氧化物粉末。
进一步，所述填充粉末为气化温度在预烧结温度以下的固态有机物粉末或无机物粉末，所述步骤S2中，所述热塑高分子材料的填充丝为气化温度在预烧结温度以下的热塑高分子材料的填充丝。
进一步，所述步骤S1中，所述金属或金属氧化物粉末体积百分比含量为30～60％。
进一步，所述步骤S1中，所述金属或金属氧化物粉末的粒径为20～300μm。
进一步，所述步骤S1中，所述填充粉末选自PLA、PP、亚克力或尿素中的一种或一种以上的组合。
进一步，所述步骤S1中，所述填充粉末体积百分比含量为30～60％。
进一步，所述步骤S1中，所述填充粉末的粒径为50～1000μm。
优选的，所述步骤S1中，所述填充粉末的粒径为100～500μm。
进一步，所述步骤S1中，所述粘结剂选自酒精、PVA或凡士林，所述粘接剂体积百分比含量为5～10％。
进一步，所述步骤S2中，所述热塑高分子的填充丝为PLA、PP或ABS等塑料丝。
进一步，所述步骤S2中，所述浆料和填充丝体积百分比为30～70％的浆料，30～70％的填充丝。
优选的，所述步骤S2中，所述浆料和填充丝体积百分比为40～60％的浆料，40～60％的填充丝。
进一步，所述步骤S2中，所述填充丝的直径为50～1000μm。
优选的，所述步骤S2中，所述填充丝的直径为100～800μm。
进一步，所述步骤S4中，所述预烧结需要均匀从室温升温至达到400℃～600℃保温1h以上。
优选的，所述步骤S4中，所述均匀从室温升温以10℃每分钟的升温速率升温。
进一步，所述步骤S5中，所述烧结还原在真空气氛时，真空气压<10Pa，需要均匀从室温升温至达到800℃～950℃保温5～7h；所述烧结还原在还原气氛时，需要均匀从室温升温至达到500℃～950℃，保温0.5～3h小时。
优选的，所述步骤S5中，所述均匀从室温升温以10℃每分钟的升温速率升温。
优选的，所述步骤S5中，所述烧结还原在还原气氛时，所述还原气体为纯氢气或氢气与氮气混合气体；所述还原气体为氢气与氮气混合气体时，氢气含量为10～70％。
本发明具有以下有益效果：
1)本发明制备的热沉冷却液流动阻力小，而且制造工艺简单，制造成本低。
2)本发明的复合热沉，内部定向微通道是连续通道，可以依据需要，通过调整填充丝的比例和涂覆方式来控制微通道的占比和分布，可以制备出微通道较为密集布置的热沉，不但制备过程十分便捷，而且整体散热性能极为优异。
3)本发明的复合热沉，微通道之间还具有微孔辅助热交换，进一步提高了散热性能，在微型电子设备、太阳能热传输、航天器传热散热等多种领域具有非常好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明剖视结构示意图；
图3是本发明内部结构显微镜图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、热沉，2、微通道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
技术用于定义：本发明所称气化，是指由固态转化为气态的变化，包括高温分解气化、升华等物理或化学变化。
如图1～图3所示，本发明设计的一种定向微通道和无序孔复合热沉，包括热沉本体1，所述热沉本体1上沿同向设置有多个贯通整个热沉本体的微通道2，所述热沉本体的多个微通道2之间还设置有多个微孔。
优选的，本发明的多个微通道2之间通过微孔连通。
在较为优选的实施方式中，所述微通道2体积占热沉本体的30～70％。
优选的，所述微通道2体积占热沉本体的40～60％。
在较为优选的实施方式中，所述微通道2的直径为50～1000μm。
优选的，所述微通道2的直径为100～800μm。
在较为优选的实施方式中，所述微孔的孔径为50～1000μm。
优选的，所述微孔的孔径为100～500μm。
在较为优选的实施方式中，所述微孔体积占热沉本体的20～70％。
优选的，所述微孔体积占热沉本体的30～60％。
本发明的核心是在热沉内配置定向微通道2，同时还设置了多个微孔将定向微通道2相互连通。本发明的这种结构设计能够利用微通道2和微孔的协同作用，起到提升热沉散热性能的目的。据发明人的推测，采用本发明的结构设计后，热沉在散热时，微通道2之间可以通过微孔形成散热介质的对流，通过这种对流，利用散热介质迅速将热量转移，从而大幅提升热交换的效率。发明人还推测，设置了微孔后，微通道2的内壁呈非平滑状态，具有较密集的微粒形的凸起和凹陷，这样能够使换热介质通过微通道2时形成紊流，而紊流的存在能够有效提升热沉的换热效率。最后，由于微孔的存在，热沉的比表面积能够大幅提升，而比表面积的提升同样能提高换热效率。
本发明采用特殊的制备工艺制备，具体包括以下步骤：
S1制备浆料：按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，20～70％的金属或金属氧化物粉末，20～70％的填充粉末，2～15％的粘结剂，得到浆料；
S2涂刷浆料和填充丝：在步骤S1制得的浆料内按定向方向埋入热塑高分子材料的填充丝，并铺设在热沉壳或热沉模具内，制得热沉坯件；
S3干燥成型：将步骤S2制得的热沉坯件，至于大气中干燥固型，制成毛坯；
S4大气中预烧结：将步骤S3制得的毛坯在大气环境中进行预烧结，烧结后冷却至室温，制得带有定向微通道的氧化金属坯件；
S5烧结还原：将步骤S4制得的带有定向微通道氧化金属坯件在真空或还原气氛中烧结还原，烧结还原后冷却到室温，制得复合热沉。
本发明所述金属或金属氧化物粉末可以选自铜、镍基合金或钢等金属的粉末或其氧化物粉末。优选采用导热性极佳的铜。所有金属中铜的热导率为403W/mK，仅次于银的429W/mK，远高于铝的237W/mK。而从成本来说，铜6.52美元/kg的价格只有银510.71美元/kg的1.3％。因此选择铜作为制备材料无疑是最佳选择。当微孔的体积占比较大时，金属本身的散热基本上会被相变传热和介质传热取代，因而其它金属材质同样适用于本发明热沉的制备。
目前，多孔热沉可以采用铸造或烧结等方式制备。铸造制备多孔金属热沉需要在铸造金属液中添加发泡剂来实现多孔发泡，而烧结制备多孔金属热沉则一般采用金属纤维、金属丝网或者一定颗粒粒度的金属粉末作为原材料，采用粉末冶金的方式烧结而获得具有较高孔隙度的多孔材料。铸造法和直接金属粉末烧结法使用率较低，因为上述两种方法很难控制孔隙大小，制备的热沉流体阻力过大，很难满足需要。
目前，定向微通道热沉的制备主要是采用金属-气体共晶定向凝固的方式来制备。对于热沉而言，微通道的主要制备方法是，刻蚀、微铣削、3D打印和金属-气体共晶定向凝固法。刻蚀和微铣削只能在表面进行加工，优点是可对流体通道进行优化，对单根通道进行性能最优化设计，减少流体阻力增加换热系数，但缺点是通道数量和散热比表面积有限。金属-气体共晶定向凝固法可在材料内部制备多层次的笔直微通道结构，极大的增加了通道数量和散热比表面积，并对微通道直径可做一定的控制，但缺点是这些通道长度受限，一般不超过20mm，并且通道无法进行可控的排列，分布随机性较大，每根通道端口都是封闭的，作为热沉使用前，必须利用线切割技术将其隔开。现有成熟的3D打印技术对微孔和微通道的制备精度依旧有待突破，当利用激光3D打印制备微通道时，微通道内部粉末会因为激光热影响区，导致被部分烧结在一起堵塞通道，同时从激光熔覆后形成的微通道中取出填充金属粉末也是相当困难的。因而，金属-气体共晶定向凝固的方式是目前的最优方式。之所以现有技术未采用烧蚀法制备微通道，主要是因为热塑高分子烧蚀材料在300℃基本就会气化，而在该温度下，金属粉料无法烧结成型，会在烧结炉中塌陷。
由于金属-气体共晶定向凝固法本身的原理和存在的问题，一般热沉的长度不会超过80mm。比如“金属-氢共晶定向凝固制备GASAR多孔Cu-Cr合金”论文中，最终制备的微孔长度就在60mm左右，再比如“金属-氢共晶定向凝固制备藕状多孔金属的研究”论文中，最终以Mg为基材制备的铸锭只有40mm高。而上述文章中，制备基本是在实验室内完成，考虑到工业化生产与实验室的区别，在工业化大批量生产时，其长度会远低于实验室理想状态下的制备结果。
而本发明中，发明人发现当预烧结时，先在有氧条件下使得金属氧化形成氧化物。此时，在200℃～300℃温度下，金属氧化物粉末之间能够形成弱连接，坯件能够保持形态，不会塌陷。而后继续升温至400℃～600℃后，这种弱连接的连接强度会继续增强，进一步满足工艺需要。上述发现让发明人可以采用烧蚀法来制备复合热沉。采用本发明制备复合热沉，其尺寸、孔径、孔占比等均可以做到精确可控，甚至对微通道的分布都可以实现精确控制，且制备成本远低于金属-气体共晶定向凝固法。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述填充粉末为气化温度在预烧结温度以下的固态有机物粉末或无机物粉末；所述步骤S2中，所述热塑高分子材料的填充丝为气化温度在预烧结温度以下的热塑高分子材料的填充丝。
理论上来说，任何气化温度在预烧结温度以下的固态有机物粉末或无机物粉末，以及热塑高分子材料的填充丝都可以用于本发明。
然而考虑到环保、成本、气化过程中的瞬时内压力等因素，为了保证较佳的环保性，成本也较低，同时气化时的瞬时内压力能够确保低于金属氧化物粉末的弱连接力，并且能够保证在预烧结时不会塌陷。因而，所述填充粉末优选自PLA、PP、亚克力或尿素中的一种或一种以上的组合。而所述碳基材料的填充丝优选自PLA、PP或ABS等塑料丝。气化过程中的瞬时内压力是材料选择的关键，气化瞬时压力过大会破坏金属氧化物粉末间的弱连接，导致坯件局部产生塌陷或变形(比如部分微通道会形成堵塞)。上述材料选择是发明人从众多材料中经过试验选择得到的。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述金属或金属氧化物粉末体积百分比含量为30～60％。
采用有机高分子热塑或无机晶体粉末混入后制浆，首先能够保证较佳的成型，其次最终制得的金属芯层1属于发泡金属，具有更为优异的散热性能。然而经实验研究发现，随着金属或金属氧化物粉末含量的降低，预烧结后的氧化金属芯坯件的强度会逐渐降低，当金属或金属氧化物粉末含量低于20％时，预烧结后的氧化金属芯坯件会存在局部坍塌或塌陷。同时，通过对最终制得的热沉进行散热性能的测试后发现，当金属或金属氧化物粉末含量由20％逐步提升时，散热性能逐渐提升，这种提升的趋势会在60％时达到顶峰，随后开始下降。当金属或金属氧化物粉末含量由20％逐步提升至30％时，散热性能会较为均匀的提升，在30％～60％区间内，提升趋势会趋于平缓，而超过60％后，散热性能会开始下降，超过70％后会呈更快速度下降。因而综合制造难度和散热性能的结合考虑，金属或金属氧化物粉末含量控制在30～60％为宜。
发明人通过实验数据推测，之所以散热性能与金属或金属氧化物粉末含量会呈上述关联关系，应该是当金属含量控制在30～60％时，微通道2之间的微孔数量充足，各通道之间可以形成换热介质的流动，从而产生协同的热交换，将热量迅速散至离热源较远处，提高换热效率；而当金属或金属氧化物粉末含量过低时(<20％)，金属含量过低，导致热传导效率下降，影响整体散热效率；而当金属或金属氧化物粉末含量超过70％时，通道之间的微孔数量太少，通道之间换热介质流动急剧下降，导致协同热交换效率急剧下降，所以散热性能会加速下降。
对应的，所述填充粉末体积百分比含量控制在30～60％为宜。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述粘结剂优选自酒精、PVA或凡士林，所述粘接剂体积百分比含量为5～10％。上述粘合剂粘合效果较佳，且较易去除。而粘结剂含量低于5％时，粘接效果极差，粘结剂添加量过大又会增加去除难度，因而综合考虑粘接剂体积百分比含量控制在5～10％为宜。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述金属或金属氧化物粉末的粒径为20～300μm。
本发明的核心是在于利用金属氧化物粉末低温烧结时能产生足够的弱结合力，确保在预烧结时能够去掉除金属氧化物粉末外的其它物质，同时要确保氧化金属芯坯件不会塌陷。经发明人对实验研究结果的分析，当粉末粒径超过1mm时，散热性能较差。发明人推测，这是由于粉末粒径过大，烧结时粉末颗粒之间会存在较大间隙，间隙的大小会超出微通道2的直径，不利于形成能够促进流体紊流的微多孔结构，同时会大大减少材料的固液接触面积和散热面积。发明人合理的推测，热沉材料的固液接触面积和散热面积与粉末粒径有比较大的关联性，粉末粒径越大，面积越小。而粒径越小，成本相对越高，基于成本和结合力强弱综合考虑，粒径控制在20～300μm为宜。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述填充粉末的粒径为50～1000μm。上述粒径能够有效降低通道之间金属间隔的厚度，有利于提高散热性能。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S2中，所述浆料和填充丝体积百分比为30～70％的浆料，30～70％的填充丝。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S2中，所述填充丝的直径为50～1000μm。
本发明中，填充丝含量越大，微通道2越密集，散热效率越高。但是经实验研究发现，随着填充丝含量的升高，预烧结后的氧化金属芯坯件的强度会逐渐降低，当填充丝含量高于70％时，预烧结后的氧化金属芯坯件会存在局部坍塌或塌陷，同时填充物含量过高会导致金属含量的降低，使得热沉基体热传导性能降低而导致散热效果变差。而填充丝的含量过低，则散热性能会下降。因而填充丝的含量控制在30～70％为宜。也正因为本发明特殊的制备工艺，才能实现微通道占比超过60％，采用其它方法较难实现如此密集的微通道2的制备。
而填充丝的直径决定了最终的微通道2的孔径。孔径过小，散热介质的自身粘附力会导致蒸发端的蒸汽无法通过微通道，孔径过大则会影响散热介质的流速。综合考虑后，填充丝的直径在50～1000μm为宜。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S4中，所述预烧结以10℃每分钟的升温速率从室温达到400℃～600℃保温1h以上。
本发明的核心在于预烧结环节，是否能制备出质量较佳的金属芯层1取决于预烧结过程能否完全去除非金属氧化物材料，且同时能够保持氧化金属芯坯件的形态。因而预烧结的温度控制尤为关键，是本发明的核心。经发明人反复试验研究后，采用上述较佳的预烧结参数，能够获得质量最佳的氧化金属芯坯件，杂质去除率能达到100％，同时形态能够保持100％完好。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S5中，所述烧结还原在真空气氛时，真空气压<10Pa，以10℃每分钟的升温速率从室温达到800℃～950℃保温5～7h；所述烧结还原在还原气氛时，以10℃每分钟的升温速率从室温达到500℃～950℃，保温0.5～3h小时。
在较为优选的实施方式中，所述步骤S5中，所述烧结还原在还原气氛时，所述还原气体为纯氢气或氢气与氮气混合气体；所述还原气体为氢气与氮气混合气体时，氢气含量为10～70％。
实施例1
本实施例提供一种定向微通道和无序多孔复合结构铜热沉
制备浆料：将铜粉末和尿素粉末和粘结剂PVA白胶按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，60％的铜粉(平均颗粒直径100μm)，30％的尿素粉末(平均颗粒直径50μm)，10％的粘结剂PVA白胶，得到浆料。
浆料与填充丝填入热沉壳内：将填充丝PLA丝(直径1000μm)按定向方向埋入混合好的浆料中并铺层在热沉壳内部。浆料和填充丝体积百分比如下，70％的浆料，30％的填充丝，热沉壳为铜壳。
干燥成型：浆料与填充丝填入热沉壳后，至于大气中干燥固型，形成毛胚。
大气中预烧结：干燥成型后的毛胚，放置在马弗炉中，在大气环境中以10℃每分钟的升温速率从室温达到500℃保温一个小时，铜粉在空气环境下加热可被氧化，氧化后的铜粉可在填充材料分解之前形成弱的连接，填充物尿素粉末和PLA丝在温度达到200℃时开始分解，经过500℃保温一个小时，可形成稳固的氧化铜坯料。
烧结还原：真空还原氧化铜坯料，真空气压<10Pa，以10℃每分钟的升温速率从室温达到850℃保温5-7个小时，后随炉冷却到室温。
安装热沉进出水接口。
本实施例的定向微通道直径1000μm，微通道体积比30％，无序多孔平均孔径尺寸50μm，无序多孔体积比30％。在该定向微通道和无序多孔复合结构热沉中，冷却液不仅可以从定向微通道内进行流动，也可在微通道壁中的无序多孔内通过对流实现相邻微通道内流体的交互，辅助金属本身的热传导作用，将热量快速传递到距离热源不同位置的通道中，大大增强了热沉的换热性能。
实施例2
本实施例提供一种定向微通道和无序多孔复合结构铜热沉
制备浆料：将氧化铜粉末和PP粉末和粘结剂凡士林按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，30％的氧化铜粉(平均颗粒直径20μm)，60％的PP粉末(平均颗粒直径100μm)，10％的粘结剂凡士林，得到浆料。
浆料与填充丝填入热沉壳内：将填充丝ABS丝(直径800μm)按定向方向埋入混合好的浆料中并铺层在热沉壳内部。浆料和填充丝体积百分比如下，40％的浆料，60％的填充丝，热沉壳为铜壳。
干燥成型：浆料与填充丝填入热沉壳后，至于大气中干燥固型，形成毛胚。
大气中预烧结：干燥成型后的毛胚，放置在马弗炉中，氧化铜粉在空气环下可在填充材料分解之前形成弱的连接，填充物PP粉末和ABS丝在温度达到200℃以上开始分解，经过500℃保温一个小时，可形成稳固的氧化铜坯料。
烧结还原：将氧化铜坯料在气氛还原炉中进行还原和烧结，还原气体为氢氮混合气体中氢气含量50％，以10℃每分钟的升温速度从室温升至700℃。保温2个小时，后随炉冷却到室温。
安装热沉进出水接口。
本实施例的定向微通道直径800μm，微通道体积比60％，无序多孔平均孔径尺寸100μm，无序多孔体积比60％。在该定向微通道和无序多孔复合结构热沉中，冷却液不仅可以从定向微通道内进行流动，也可在微通道壁中的无序多孔内通过对流实现相邻微通道内流体的交互，辅助金属本身的热传导作用，将热量快速传递到距离热源不同位置的通道中，大大增强了热沉的换热性能。
实施例3
本实施例提供一种定向微通道和无序多孔复合结构镍基合金热沉
制备浆料：将镍基合金或氧化镍基合金粉末和亚克力粉末和粘结剂酒精按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，70％的镍基合金或氧化镍基合金粉(平均颗粒直径500μm)，20％的亚克力粉末(平均颗粒直径100μm)，10％的粘结剂酒精，得到浆料。
浆料与填充丝填入热沉壳内：将填充丝PLA丝(直径100μm)按定向方向埋入混合好的浆料中并铺层在热沉模具内。浆料和填充丝体积百分比如下，30％的浆料，70％的填充丝，热沉壳为镍基合金壳。
干燥成型：浆料与填充丝填入热沉壳后，至于大气中干燥固型，形成毛胚。
大气中预烧结：干燥成型后的毛胚，连同模具，放置在马弗炉中，镍基合金或氧化镍基合金粉在空气环下可在填充材料分解之前形成弱的连接，填充物亚克力粉末和PLA丝在温度达到200℃时开始分解，经过650℃保温一个小时，脱模后可形成稳固的氧化镍基合金坯料。
烧结还原：将氧化镍基合金坯料在气氛还原炉中进行还原和烧结，还原气体为氢气，以10℃每分钟的升温速度从室温升至1200℃。保温1个小时，后随炉冷却到室温。
安装热沉进出水接口。
本实施例的定向微通道直径100μm，微通道体积比70％，无序多孔平均孔径尺寸500μm，无序多孔体积比20％。在该定向微通道和无序多孔复合结构热沉中，冷却液不仅可以从定向微通道内进行流动，也可在微通道壁中的无序多孔内通过对流实现相邻微通道内流体的交互，辅助金属本身的热传导作用，将热量快速传递到距离热源不同位置的通道中，大大增强了热沉的换热性能。
实施例4
本实施例提供一种定向微通道和无序多孔复合结构钢热沉
制备浆料：将钢或氧化钢粉末和尿素粉末和粘结剂PVA白胶按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，20％的钢或氧化钢粉(平均颗粒直径300μm)，70％的尿素粉末(平均颗粒直径1000μm)，10％的粘结剂PVA白胶，得到浆料。
浆料与填充丝填入热沉壳内：将填充丝PLA丝(直径50μm)按定向方向埋入混合好的浆料中并铺层在热沉壳内部。浆料和填充丝体积百分比如下，60％的浆料，40％的填充丝，热沉壳为钢壳。
干燥成型：浆料与填充丝填入热沉壳后，至于大气中干燥固型，形成毛胚。
大气中预烧结：干燥成型后的毛胚，放置在马弗炉中，钢或氧化钢粉在空气环下可在填充材料分解之前形成弱的连接，填充物尿素粉末和PLA丝在温度达到200℃时开始分解，经过650℃保温30分钟，可形成稳固的氧化钢坯料。
烧结还原：将氧化钢坯料在气氛还原炉中进行还原和烧结，还原气体为氢气，以10℃每分钟的升温速度从室温升至900℃。保温2个小时，后随炉冷却到室温。
安装热沉进出水接口。
本实施例的定向微通道直径50μm，微通道体积比40％，无序多孔平均孔径尺寸1000μm，无序多孔体积比70％。在该定向微通道和无序多孔复合结构热沉中，冷却液不仅可以从定向微通道内进行流动，也可在微通道壁中的无序多孔内通过对流实现相邻微通道内流体的交互，辅助金属本身的热传导作用，将热量快速传递到距离热源不同位置的通道中，大大增强了热沉的换热性能。
实施例5
本实施例提供一种定向微通道和无序多孔复合结构铜热沉
制备浆料：将铜粉末和PLA粉末和粘结剂PVA白胶按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，40％的铜粉(平均颗粒直径150μm)，50％的PLA粉末(平均颗粒直径300μm)，10％的粘结剂PVA白胶，得到浆料。
浆料与填充丝填入热沉壳内：将填充丝PP丝(直径500μm)按定向方向埋入混合好的浆料中并铺层在热沉壳内部。浆料和填充丝体积百分比如下，50％的浆料，50％的填充丝，热沉壳为铜壳。
干燥成型：浆料与填充丝填入热沉壳后，至于大气中干燥固型，形成毛胚。
大气中预烧结：干燥成型后的毛胚，放置在马弗炉中，在大气环境中以10℃每分钟的升温速率从室温达到500℃保温一个小时，铜粉在空气环境下加热可被氧化，氧化后的铜粉可在填充材料分解之前形成弱的连接，填充物PLA粉末和PP丝在温度达到200℃时开始分解，经过500℃保温一个小时，可形成稳固的氧化铜坯料。
烧结还原：真空还原氧化铜坯料，真空气压<10Pa，以10℃每分钟的升温速率从室温达到850℃保温5-7个小时，后随炉冷却到室温。
安装热沉进出水接口。
本实施例的定向微通道直径500μm，微通道体积比50％，无序多孔平均孔径尺寸300μm，无序多孔体积比50％。在该定向微通道和无序多孔复合结构热沉中，冷却液不仅可以从定向微通道内进行流动，也可在微通道壁中的无序多孔内通过对流实现相邻微通道内流体的交互，辅助金属本身的热传导作用，将热量快速传递到距离热源不同位置的通道中，大大增强了热沉的换热性能。
实施例6
本实施例提供一种定向微通道和无序多孔复合结构铜锌合金热沉
制备浆料：将铜锌合金或氧化铜锌合金粉末和PP粉末和粘结剂凡士林按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，50％的铜锌合金或氧化铜锌合金粉(平均颗粒直径180μm)，40％的PP粉末(平均颗粒直径700μm)，10％的粘结剂凡士林，得到浆料。
浆料与填充丝填入热沉壳内：将填充丝ABS丝(直径400μm)按定向方向埋入混合好的浆料中并铺层在热沉模具内。浆料和填充丝体积百分比如下，450％的浆料，55％的填充丝，热沉壳为铜锌合金壳。
干燥成型：浆料与填充丝填入热沉壳后，至于大气中干燥固型，形成毛胚。
大气中预烧结：干燥成型后的毛胚，连同模具，放置在马弗炉中，铜锌合金或氧化铜锌合金粉在空气环下可在填充材料分解之前形成弱的连接，填充物PP粉末和ABS丝在温度达到200℃时开始分解，经过650℃保温30分钟，脱模后可形成稳固的氧化铜锌合金坯料。
烧结还原：将氧化铜锌合金坯料在气氛还原炉中进行还原和烧结，还原气体为氢气，以10℃每分钟的升温速度从室温升至890℃。保温2.5个小时，后随炉冷却到室温。
安装热沉进出水接口。
本实施例的定向微通道直径400μm，微通道体积比55％，无序多孔平均孔径尺寸700μm，无序多孔体积比40％。在该定向微通道和无序多孔复合结构热沉中，冷却液不仅可以从定向微通道内进行流动，也可在微通道壁中的无序多孔内通过对流实现相邻微通道内流体的交互，辅助金属本身的热传导作用，将热量快速传递到距离热源不同位置的通道中，大大增强了热沉的换热性能。
背景技术中的单层微铣削加工的微通道铜热沉作为对比例1，背景技术中的多孔铜热沉为对比例2，以本发明实施例1、实施例2和实施例5的热沉为实施例(由于对比例采用铜作为材质，因而采用相同材质进行对比)，进行换热系数和入口压力的检测，所得结果见表1。
表1热沉强制对流散热中的主要性能参数表
由表1结果可知，对比例1的热沉由于只用单层微通道，散热面积有限，因而换热系数较低，在20000W/m2k左右。对比例2多孔热沉散热面积大，换热系数较佳，但是由于其流体阻力较大，入口压力高达200kPa以上，难以在实际生产中应用。本发明的实施例由于微通道2是定向且连续的，因而入口压力较小，同时由于采用了微孔协同微通道2的特殊散热结构，微通道2之间可以依靠微孔形成散热介质的流动，散热效率显著提高，换热系数能达到30000W/m2k以上。综合入口压力和换热系数两个核心参数的对比结果，本发明的热沉相比现有技术而言，性能有显著的提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (27)
1.一种定向微通道和无序孔复合热沉，包括热沉本体(1)，其特征在于：所述热沉本体(1)上沿同向设置有多个贯通整个热沉本体(1)的微通道(2)，所述热沉本体(1)的多个微通道(2)之间还设置有多个微孔。
2.根据权利要求1所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述多个微通道(2)之间通过微孔连通。
3.根据权利要求1所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述热沉本体(1)采用导热金属材料制成。
4.根据权利要求3所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述热沉本体(1)采用铜、镍基合金或钢制成。
5.根据权利要求1所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述微通道(2)体积占热沉本体(1)的30～70％。
6.根据权利要求5所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述微通道(2)体积占热沉本体(1)的40～60％。
7.根据权利要求1所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述微通道(2)的直径为50～1000μm。
8.根据权利要求7所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述微通道(2)的直径为100～800μm。
9.根据权利要求1所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述微孔的孔径为50～1000μm。
10.根据权利要求9所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述微孔的孔径为100～500μm。
11.根据权利要求1所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述微孔体积占热沉本体(1)的20～70％。
12.根据权利要求11所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉，其特征在于：所述微孔体积占热沉本体(1)的30～60％。
13.如权利要求1～12所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1制备浆料：按以下体积百分比称取个组分并混合均匀，20～70％的金属或金属氧化物粉末，20～70％的填充粉末，2～15％的粘结剂，得到浆料；
S2涂刷浆料和填充丝：在步骤S1制得的浆料内按定向方向埋入热塑高分子材料的填充丝，并铺设在热沉壳或热沉模具内，制得热沉坯件；
S3干燥成型：将步骤S2制得的热沉坯件，至于大气中干燥固型，制成毛坯；
S4大气中预烧结：将步骤S3制得的毛坯在大气环境中进行预烧结，烧结后冷却至室温，制得带有定向微通道的氧化金属坯件；
S5烧结还原：将步骤S4制得的带有定向微通道氧化金属坯件在真空或还原气氛中烧结还原，烧结还原后冷却到室温，制得复合热沉。
14.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述金属或金属氧化物粉末为铜、镍基合金或钢等金属的粉末或其氧化物粉末。
15.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述填充粉末为气化温度在预烧结温度以下的固态有机物粉末或无机物粉末，所述步骤S2中，所述热塑高分子材料的填充丝为气化温度在预烧结温度以下的热塑高分子材料的填充丝。
16.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述金属或金属氧化物粉末体积百分比含量为30～60％。
17.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述金属或金属氧化物粉末的粒径为20～300μm。
18.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述填充粉末选自PLA、PP、亚克力或尿素中的一种或一种以上的组合。
19.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述填充粉末体积百分比含量为30～60％。
20.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述填充粉末的粒径为50～1000μm。
21.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述粘结剂选自酒精、PVA或凡士林，所述粘接剂体积百分比含量为5～10％。
22.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述热塑高分子的填充丝为PLA、PP或ABS等塑料丝。
23.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述浆料和填充丝体积百分比为30～70％的浆料，30～70％的填充丝。
24.根据权利要求23所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述浆料和填充丝体积百分比为40～60％的浆料，40～60％的填充丝。
25.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述填充丝的直径为50～1000μm。
26.根据权利要求13所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述预烧结需要均匀从室温升温至达到400℃～600℃保温1h以上。
27.根据权利要求14所述的一种定向微通道和无序孔复合热沉的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述烧结还原在真空气氛时，真空气压<10Pa，需要均匀从室温升温至达到800℃～950℃保温5～7h；所述烧结还原在还原气氛时，需要均匀从室温升温至达到500℃～950℃，保温0.5～3h小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010853795.6A CN112122616A (zh) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | 一种定向微通道和无序孔复合热沉及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010853795.6A CN112122616A (zh) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | 一种定向微通道和无序孔复合热沉及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112122616A true CN112122616A (zh) | 2020-12-25 |
Family
ID=73847034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010853795.6A Pending CN112122616A (zh) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | 一种定向微通道和无序孔复合热沉及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112122616A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113629484A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-11-09 | 佛山华智新材料有限公司 | 多孔散热热沉及其制造方法 |
| CN115451666A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-09 | 北韵新材料科技(上海)有限公司 | 一种低碳环保的自动水循环干燥装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010016282A (ko) * | 2000-11-30 | 2001-03-05 | 권승안 | 파이프식 연속기공의 윅 구조를 형성한 히트파이프의제조방법 |
| CN1361856A (zh) * | 1999-07-21 | 2002-07-31 | 华盛顿集团国际有限公司 | 增强的横流式传热 |
| US20100279039A1 (en) * | 2009-04-29 | 2010-11-04 | Yeh-Chiang Technology Corp. | Heat pipe and method for manufacturing the same |
| CN102074532A (zh) * | 2009-11-11 | 2011-05-25 | 富士通株式会社 | 热沉 |
| CN105202956A (zh) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | 江苏格业新材料科技有限公司 | 钼铜或钨铜合金等热沉材料为基板的复合均热板制造方法 |
| WO2020016613A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | The University Of Liverpool | Article and method |
-
2020
- 2020-08-24 CN CN202010853795.6A patent/CN112122616A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1361856A (zh) * | 1999-07-21 | 2002-07-31 | 华盛顿集团国际有限公司 | 增强的横流式传热 |
| KR20010016282A (ko) * | 2000-11-30 | 2001-03-05 | 권승안 | 파이프식 연속기공의 윅 구조를 형성한 히트파이프의제조방법 |
| US20100279039A1 (en) * | 2009-04-29 | 2010-11-04 | Yeh-Chiang Technology Corp. | Heat pipe and method for manufacturing the same |
| CN102074532A (zh) * | 2009-11-11 | 2011-05-25 | 富士通株式会社 | 热沉 |
| CN105202956A (zh) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | 江苏格业新材料科技有限公司 | 钼铜或钨铜合金等热沉材料为基板的复合均热板制造方法 |
| WO2020016613A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | The University Of Liverpool | Article and method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113629484A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-11-09 | 佛山华智新材料有限公司 | 多孔散热热沉及其制造方法 |
| CN113629484B (zh) * | 2021-07-01 | 2022-09-16 | 佛山华智新材料有限公司 | 多孔散热热沉及其制造方法 |
| CN115451666A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-09 | 北韵新材料科技(上海)有限公司 | 一种低碳环保的自动水循环干燥装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112122616A (zh) | 一种定向微通道和无序孔复合热沉及其制备方法 | |
| CN101358304B (zh) | NiAl金属间化合物多孔材料及其制备方法 | |
| CN112129146A (zh) | 一种定向微通道和无序多孔复合热管及其制备方法 | |
| CN110842202B (zh) | 一种自由颗粒/多孔介质复合强化沸腾结构及其制备方法 | |
| US20090173334A1 (en) | Composite material compositions, arrangements and methods having enhanced thermal conductivity behavior | |
| Li et al. | Effect of fabrication parameters on capillary pumping performance of multi-scale composite porous wicks for loop heat pipe | |
| Liu et al. | A review on thermal properties improvement of phase change materials and its combination with solar thermal energy storage | |
| CN109830443B (zh) | 一种基于ltcc工艺的大尺度微流道制作方法 | |
| CN102345994A (zh) | 一种散热用热管复合吸液芯及其制造方法 | |
| CN103940269B (zh) | 基于碳纳米管吸液芯的热管及其制备方法 | |
| TW201113494A (en) | Heat dissipation structure and manufacturing method thereof | |
| CN103270378B (zh) | 固体吸附制冷 | |
| CN112872355B (zh) | 一种具有多级孔结构的金属吸液芯材料及其制备方法 | |
| CN104001879B (zh) | 一种连续直通多孔材料的连铸设备与方法 | |
| CN212324593U (zh) | 一种超薄均热板 | |
| CN111504105B (zh) | 采用复相造孔剂造孔的热管或均热板用吸液芯及其制法 | |
| CN202254989U (zh) | 一种纤维烧结式微热管 | |
| CN109592988A (zh) | 一种金刚石微柱增强高导热石墨材料的制备方法 | |
| CN113758325A (zh) | 一种内置铜/金刚石烧结吸液芯的vc散热器及其制备方法 | |
| CN103822513A (zh) | 一种反重力热管及其制造方法 | |
| CN113230681A (zh) | 一种用于液膜沸腾的复合微腔多孔曲面微通道结构及其制备方法 | |
| US20200340757A1 (en) | Expanded graphite-enhanced vapor-based heat transfer device and production process | |
| CN114888304A (zh) | 一种复合多孔结构吸液芯的制造方法 | |
| CN111933592B (zh) | 一种具有立体网状结构的电子器件散热结构及制造方法 | |
| CN114071938A (zh) | 毛细结构、均温板、其制作方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201225 |