一种吸液芯的制作方法

本发明属于热管材料，涉及一种吸液芯。

背景技术：

1、随着科技的发展，电子设备性能不断提高，内部高频率、高功耗的零部件应用更加广泛的同时体积不断缩小、集成度也不断增加。电子产品在运行过程中会产生热量，这将直接影响电子产品的性能和可靠性。因此散热器件的发展很大程度上提升产品的性能发挥状况。手机终端、平板电脑等轻薄型消费电子受内部空间结构限制的影响，多采用被动散热方案。被动散热方式的散热片包括金属背板、石墨散热膜、石墨烯、导热界面材料（tim）、热管（hp）和均热板（vc）等。近几年，手机的散热技术也在不断更新与迭代，“导热石墨片+导热界面材料”的传统散热方案已经无法满足终端散热需求。在消费电子超薄化、轻量化且性能持续升级的背景下，热管和均热板有望充分发挥其导热性能优势，渗透率持续提升。近几年，手机的散热技术也在不断更新与迭代，“导热石墨片+导热界面材料”的传统散热方案已经无法满足终端散热需求。在消费电子超薄化、轻量化且性能持续升级的背景下，热管和均热板有望充分发挥其导热性能优势，渗透率持续提升。

2、多孔金属是一种由金属骨架和孔隙组成的材料，由于材料内部存在大量孔隙，相比于实体金属材料，具有密度小、比表面积大、比强度高、比导热率高等特性常用于热管领域的吸液芯。

3、一本名为《多孔材料引论》的专著（刘培生. 多孔材料引论[m]. 清华大学出版社，2004），第193页的3.3.4章节中公开了一种电沉积制备的多孔金属，其工艺过程包括基材预处理、导电化处理、电镀和还原烧结。同时在本章节的第196页中指出还原烧结后得到的多孔体是由中空的金属棱杆构成的三维网络。

4、在热管领域，通常使用丝网和多孔金属作为吸液芯，提高热管的功率需要吸液芯拥有更高的储液量和吸液速率，多孔金属作为立体材料，在储液量上对比丝网具有天然的优势，但现有的使用多孔金属的吸液芯，其骨架中存在大量的表面积与空隙无法使用，金属材料还有约25%的沉余浪费，为响应国家节能环保的倡议，对多孔金属性能的进一步提升已迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种吸液芯。本发明提供的一种吸液芯，通过将多孔金属的大部分或全部中空骨架内的封闭空间打开，增大表面积、降低密度、提高有效孔隙率，使吸液芯的性能进一步提升。所述有效孔隙率，是指能够发挥功能的孔隙占全部孔隙的比例。本发明的目的通过以下技术方案实现。

2、一种吸液芯，所述吸液芯使用具有敞开式骨架的多孔金属制作，将多孔金属的厚度压缩后，进行深度氧化并还原，得到吸液芯；所述多孔金属由金属骨架和孔隙构成，所述金属骨架是通过在有机高分子多孔材料表面沉积金属，然后去除有机高分子多孔材料得到，所述金属骨架全部为敞开式骨架或者为敞开式骨架和中空骨架的混合物；所述敞开式骨架包括金属沉积层和有机高分子多孔材料被去除后所留下的空间，所述留下的空间被金属沉积层不完全包围，能与外部空间直接连通；所述中空骨架包括金属沉积层和有机高分子多孔材料被去除后所留下的空间，所述留下的空间被金属沉积层完全包围，不能与外部空间直接连通。

3、本发明所涉及的具有敞开式骨架的多孔金属的制备方法以及敞开式骨架和中空骨架的形貌，请参阅申请号为2023100140947、名称为“具有敞开式骨架的多孔金属及其制造方法”的中国发明申请。

4、中空骨架在有机高分子多孔材料被去除后所留下的空间被金属层包围起来，它们内部的空间以及中空腔体内壁上的面积均无法被有效利用。敞开式骨架在有机高分子多孔材料被去除后所留下的空间是与外部环境连通的，这部分的空间可作填充活性物质等用途，它们的有效孔隙率和表面积比起中空骨架更大。具有敞开式骨架的多孔金属具有更大的有效孔隙率，更高的导热率，更优异的透过性能，具有敞开式骨架的多孔金属比普通的多孔金属多15%以上的有效孔隙率；在相似的机械强度下，具有敞开式骨架的多孔金属比普通的多孔金属节省约15%的金属；通过对具有敞开式骨架的多孔金属的表面进行粗糙化，其表面积能增大3倍以上，是优异的吸液芯材料。

5、进一步地，所述敞开式骨架占全部金属骨架的比例为20%~100%，优选80%~100%。

6、本发明所述的敞开式骨架占全部金属骨架的比例，可以通过以下方法测得：取一块多孔金属，将其灌封于树脂中（例如环氧树脂），然后将测试面打磨抛光，测试面可以选择与定向沉积金属方向平行的四个面中的任意一个，测试面打磨抛光后，在测试面上选取一个宽度等于多孔金属厚度、长度等于两倍多孔金属厚度的测试区域，计算测试区域内敞开式骨架的数量，以及全部金属骨架的数量，假如有敞开式骨架或中空骨架的一部分被划进测试区域内，则将其视为1个敞开式骨架或中空骨架进行累计。

7、敞开式骨架占全部金属骨架的比例=测试区域内敞开式骨架的总数量÷测试区域内全部金属骨架的总数量×100%。

8、在一些具体实施方案中，所述多孔金属为三维多孔金属，其金属骨架为连续固体，呈三维网状结构，金属骨架之间的孔隙相互连通。

9、在一些具体实施方案中，将多孔金属压缩至指定厚度，厚度压缩率（压缩后所减小的厚度与原厚度的比率）为10%~90%。

10、在一些具体实施方案中，将多孔金属经过深度氧化并还原后，得到具有粗糙表面的多孔金属。

11、在一些具体实施方案中，所述孔隙的平均孔径为0.05~1mm。

12、在一些具体实施方案中，所述金属骨架的金属层厚度为1~1000μm。

13、在一些具体实施方案中，所述多孔金属的厚度为0.005~65mm。

14、在一些具体实施方案中，所述金属沉积层是由两种不同尺寸晶粒构成的双模态金属沉积层或者是由多种不同尺寸晶粒构成的多模态金属沉积层。

15、在一些具体实施方案中，所述金属沉积层是由铜、铝任意一种形成的单金属材料，或者是由上述金属形成的多层金属材料或者合金材料。

16、在一些具体实施方案中，所述的多孔金属，通过喷涂、涂覆、电沉积、化学沉淀、烧结中的至少一种工艺，在多孔金属表面形成的一层粗糙层。

17、本发明提及的储液量的测试方法如下，取标准体积的乙酸乙酯放置于精细量筒中，取标准体积的待测样品放入有乙酸乙酯的精细量筒中，溶液上升的高度即为待测样品的实际体积，储液量=标准体积 - 实际体积。

18、本发明提及的吸液速率的测试方法如下，将待测样品垂直放置于水中，测试60秒内液体上升的高度。

19、本发明具有以下有益技术效果：

20、（1）本发明所提供的一种吸液芯，是使用模板法制造并且将金属骨架内的封闭空间打开的多孔金属，与普通模板法制造的多孔金属相比，本发明的产品拥有更高的有效孔隙率和更高的比表面积，并且还具有更低的体密度。

21、（2）本发明所提供的一种吸液芯，热管搭载了本发明提供的吸液芯后，其热管功率大幅提升。

技术特征：

1.一种吸液芯，其特征在于，所述吸液芯使用具有敞开式骨架的多孔金属制作，将多孔金属的厚度压缩后，进行深度氧化并还原，得到吸液芯；

2.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，所述厚度压缩的比率为10%~90%。

3.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，所述敞开式骨架占全部金属骨架的比例为20%~100%，优选80%-100%。

4.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，所述孔隙的平均孔径为0.05~1mm。

5.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，所述金属骨架的金属层厚度为1~1000μm。

6.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，所述多孔金属的厚度为0.005~65mm。

7.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，所述金属沉积层是由两种不同尺寸晶粒构成的双模态金属沉积层或者是由多种不同尺寸晶粒构成的多模态金属沉积层。

8.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，所述金属沉积层是由铜、铝任意一种形成的单金属材料，或者是由上述金属形成的多层金属材料或者合金材料。

9.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，所述多孔金属为三维多孔金属。

10.根据权利要求1所述的吸液芯，其特征在于，通过喷涂、涂覆、电沉积、化学沉淀、烧结中的至少一种工艺，在多孔金属表面形成一层粗糙层。

技术总结
本发明公开了一种吸液芯，属于热管材料领域。该过吸液芯采用了具有敞开式骨架的多孔金属作为基材，通过氧化还原提高多孔金属表面的润湿性。该多孔金属主要或全部由敞开式金属骨架构成，相比传统由中空骨架结构的多孔金属拥有更高的有效比表面积和更高的有效孔隙率，在机械物性上表现出更高的抗拉力，更大的延伸率等，具有更高的导热率、过滤透过率、高装载量等。具有敞开式骨架的多孔金属比普通的多孔金属多15%以上的有效孔隙率；在相似的机械强度下，具有敞开式骨架的多孔金属比普通的多孔金属节省约15%的金属。所获得的吸液芯更高的有效孔隙率和更高的比表面积，并且还具有更低的体密度。

技术研发人员：陈星,冼秋良,林子夏
受保护的技术使用者：梧州三和新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1