具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管及制备方法与流程

本发明涉及热传导体领域，特别是一种具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管及制备方法。

背景技术：

近年来笔记本电脑市场的需求不断增长，散热问题一直是困扰笔记本电脑性能提升的一个技术瓶颈，这对笔记本电脑的散热系统提出了严峻的挑战，且笔记本电脑不断向着高性能、微型化、集成化发展，散热问题日益凸显。

目前便携式产品的散热系统以热管散热为主，主要是利用液体的相变达到散热的目的，传统热管包括密封真空管、吸液芯、工作介质，其关键技术在于提高吸液芯的毛细作用力，而传统吸液芯主要有丝网芯、粉末烧结芯、纤维芯、沟槽芯、复合芯等，这些吸液芯均存在一些问题，难以满足热管超薄化的发展要求。同时，现有技术中超薄热管通常采用镀膜法和电化学法，工艺较为复杂、造价较为昂贵。故亟待提出一种新的关于超薄热管的技术方案，用于解决传统热管技术中存在的诸多不足。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是，提供一种具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管及制备方法，用于解决现有技术中热管散热能力差、微型化程度低、工艺复杂、成本较高等问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的第一解决方案是：提供一种具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法步骤包括：将铝基板铣出凹槽面并清洗干净；通过纳秒激光加工装置对凹槽面的第一区域进行面扫描，形成具有茸毛形貌的连续毛细结构，并经热处理后得到超疏水区域；铝基板冷却后，通过纳秒激光加工装置对凹槽面的第二区域进行面扫描，形成具有茸毛形貌的连续毛细结构，得到超亲水区域；将两块尺寸相同的具有连续毛细结构的铝基板以凹槽面相对的方式焊接在一起；向两个凹槽面形成的腔体内部注入工作介质后进行密封处理。

其中，凹槽面包括相互交替分布的第一区域和第二区域。

其中，面扫描的工艺参数包括：激光脉宽为1fs～1000ns，功率为0～500w，重复频率为10khz～50mhz，扫描速度为200～6000mm/s。

其中，铝基板的厚度为0.5mm，凹槽面深度为0.2mm。

其中，热处理为120℃下烘烤20h。

其中，采用聚焦激光束对凹槽面进行面扫描，于表面形成具有茸毛形貌的连续毛细结构。

为解决上述技术问题，本发明提出的第二解决方案是：提供一种具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管，包括具有茸毛形貌的连续毛细结构的凹槽面，凹槽面包括相互交替分布的超疏水区域和超亲水区域；具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管是由上述具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法制得。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管及制备方法，采用激光面扫描使铝基板表面改性，形成了具有茸毛形貌的连续毛细结构，利用超疏水区域和超亲水区域相互交替分布的结构，大幅提高了散热效率，且工艺简单，更加轻薄，成本低廉。

附图说明

图1是本发明具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法一实施方式的流程示意图；

图2是本发明具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法一实施方式的装置示意图；

图3是本发明具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管一实施方式中凹槽面的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

对于本发明提供的第一个解决方案，请参阅图1和图2，图1是本发明具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法一实施方式的流程示意图，图2是本发明具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法一实施方式的装置示意图，其中，201为纳秒激光加工装置，202为光纤，203为振镜系统，204为激光工作台，205为计算机。

本实施方式中具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法，具体包括以下步骤：

s101:将铝基板铣出凹槽面并清洗干净。本步骤中，先将表面光滑的铝基板放置在机床台上铣出符合要求的凹槽面，然后将加工完的铝基板先后分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中使用超声波清洗仪清洗10分钟，并烘干得到洁净的铝基板，且优选铝基板的厚度为0.5mm，凹槽面深度为0.2mm，在其他实施方式中也可以根据实际情况进行选择，在此不作限定。

s102:通过纳秒激光加工装置对凹槽面的第一区域进行面扫描，形成具有茸毛形貌的连续毛细结构，并经热处理后得到超疏水区域。本步骤中，经过s101步骤后，将洁净的铝基板凹槽面向上放置在激光工作台204上，由计算机205控制纳秒激光加工装置201，经光纤202将聚焦激光束通过振镜系统203对凹槽面的第一区域进行面扫描，在第一区域表面形成具有茸毛形貌的连续毛细结构；然后在120℃下烘烤20h得到超疏水区域。其中，面扫描工艺参数包括：激光脉宽为1fs～1000ns，功率为0～500w，重复频率为10khz～50mhz，扫描速度为200～6000mm/s；本实施方式中，优选面扫描的工艺参数为：功率23w，重复频率350khz，扫描速度4336mm/s，搭接率为0.1475，在其他实施方式中，还可以根据实际情况对工艺参数进行选择，在此不作限定。

s103:铝基板冷却后，通过纳秒激光加工装置对凹槽面的第二区域进行面扫描，形成具有茸毛形貌的连续毛细结构，得到超亲水区域。本步骤中，经过s102步骤后，将铝基板冷却后，用聚焦激光束通过振镜系统203对凹槽面的第二区域进行面扫描，在第二区域表面形成具有茸毛形貌的连续毛细结构，得到超亲水区域，且s103步骤中的面扫描工艺参数与s102步骤中的面扫描工艺参数相同。本实施方式中凹槽面包括上述第一区域和第二区域，第一区域和第二区域相互交替分布，且第一区域和第二区域分别同超疏水区域和超亲水区域相对应。

s104:将两块尺寸相同的具有连续毛细结构的铝基板以凹槽面相对的方式焊接在一起。本步骤中，经过s103步骤后，将两块尺寸大小相同的具有连续毛细结构的铝基板以两个凹槽面相对的方式焊接在一起，焊接后两个相对的凹槽面形成封闭的腔体。

s105:向两个凹槽面形成的腔体内部注入工作介质后进行密封处理。本步骤中，经过s104步骤后，在上述封闭的腔体顶部打细孔，从该细孔向腔体内部注入工作介质，注入工作介质体积约为腔体总体积的1/3；然后将腔体顶部细孔竖直朝上，对腔体抽真空，最后密封细孔，以完成了具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管的制备。

本实施方式使用激光面扫实现超薄热管具有茸毛形貌的连续毛细结构的加工，并且这种连续毛细结构的超疏水区域和超亲水区域相互交替，该结构改善热管内壁表面的分子活性，大幅度提高表面自由能，进而提高表面毛细压力，使超疏水区域的水会沿着边缘向超亲水区域流动，促进了热管的回液能力，加快了散热系统的散热效率。具体地，通过对材料导热系数的测试，本发明中具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管的导热系数为427.434w/(m·k)，而现有技术中相同尺寸的未经过该工艺处理的热管的导热系数仅为203.54w/(m·k)，故本发明方案显著提高了热管的导热系数，使散热效率大幅提高。同时，相比于现有技术中采用表面图形刻蚀以增大比表面积的方法，本实施方式采用激光面扫描使热管内壁表面改性，能有效减少刻蚀时基板材料的损耗量，使热管能够制备地更加轻薄。

区别于现有技术的情况，本发明提供一种具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法，采用激光面扫描使铝板表面改性，形成了具有茸毛形貌的连续毛细结构，利用超疏水区域和超亲水区域相互交替分布的结构，大幅提高了散热效率，且工艺简单，更加轻薄，成本低廉。

对于本发明提供的第二个解决方案，请参阅图3，图3是本发明具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管一实施方式中凹槽面的结构示意图，其中301为超亲水区域，302为超疏水区域。本实施方式中，具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管包括具有茸毛形貌的连续毛细结构的凹槽面，凹槽面包括相互交替分布的超疏水区域302和超亲水区域301，超疏水区域302可以加速水滴的凝结，促使水滴向超亲水区域301流动，故超疏水区域302的水会沿着边缘向超亲水区域301流动，液体之间会形成向底部流动的作用合力，进而加快液体聚合，形成流动快速通道，加快液体向蒸发段回流；本实施方式中采用的是超疏水区域302和超亲水区域301以楔形的方式相互交替分布，在其他实施方式中，可根据实际情况选择其他分布方式，在此不作限定。该具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管是由前述具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法制得，故本实施方式中的具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管与前述具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管制备方法所制得的具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管结构和功能保持一致。

区别于现有技术的情况，本发明提供一种具有超疏水-超亲水结构的铝基超薄热管，凹槽面具有茸毛形貌的连续毛细结构，利用超疏水区域和超亲水区域相互交替分布的结构，大幅提高了散热效率，且工艺简单，更加轻薄，成本较低廉。

需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。