一种具有石墨吸液芯的平面超导热管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及传热用热管，尤其涉及一种具有石墨吸液芯的平面超导热管及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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C0B集成模块导热用热管均用铝外壳，外壳内的吸液芯以铜粉构成，此结 构导热能力较好，但成本高、用铜粉量大。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种导热能力优异、大幅减 少重量与成本的平面超导热管。
[0005] 为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
[0006] -种具有石墨吸液芯的平面超导热管，包括：密闭的壳体，成型在壳体内的吸液芯 和蒸汽腔，其特征在于，所述蒸汽腔呈多孔双拱状。
[0007] 作为上述方案的进一步说明，所述吸液芯呈泡沫状。
[0008] 作为上述方案的进一步说明，所述壳体采用纯铜皮制成。
[0009] 作为上述方案的进一步说明，所述壳体的壁厚为0.
[0010] 作为上述方案的进一步说明，所述壳体的厚度在3mm-50mm之间。
[0011] 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。
[0012] 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 中&〇
[0013] 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) 将石墨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，去除石墨粉 中的氯离子、硫酸根，使石墨粉的纯度达到99. 9 %以上； 2) 将洗净后的铜粉与石墨粉混合均匀； 3) 将混合后的粉末灌入固定好芯棒的平面超导热管内，并震动均匀； 4) 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°C 下均温烧结不少于3小时。
[0014] 作为上述制备方法的进一步说明，所述石墨粉与铜粉的质量比不小于5:1，以减少 热管重量，控制成本。
[0015] 作为上述制备方法的进一步说明，所述石墨粉为膨胀体积达200-300倍的高膨胀 石墨材料。
[0016] 相对于现有技术，本发明的优点在于：
[0017] -、采用石墨吸液芯结构，与传统的铜粉吸液芯结构相比，不仅提高了平面热管的 散热效果，而且大幅减少热管的重量和成本。
[0018] 二、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 热管其超导能力是市场产品的5-10倍、甚至更多，极具市场前景。
[0019] 三、采用体积可膨胀200-300倍的高膨胀石墨材料，膨胀后的石墨吸液芯呈泡沫 状，液体回流阻力小，有效降低热管的热阻。
【附图说明】
[0021] 图1所示为本发明提供的平面超导热管结构示意图。
[0022] 附图标记说明： 1:壳体，2:吸液芯，3:蒸汽腔。
【具体实施方式】
[0023] 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。
[0024] 如图1所示，一种具有石墨吸液芯的平面超导热管，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。
[0025] 其中，所述壳体1由铜皮制成，壳体的厚度在3mm-50mm之间，壳体的壁厚控制在 0. 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 'a。
[0026] 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。
[0027] 具体制备上述平面超导热管时，包括以下步骤：
[0028]1)选取膨胀体积达200-300倍的高膨胀石墨粉。
[0029] 2)将石墨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，去除石 墨粉中的氯离子、硫酸根，使石墨粉的纯度达到99. 9%以上。
[0030] 3)将洗净后的铜粉与石墨粉混合均匀，混合时，石墨粉与铜粉的质量比不小于 5:1，以减少热管重量，控制成本。
[0031] 4)将混合后的粉末灌入固定好芯棒的平面超导热管内，并震动均匀。
[0032] 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°C下均温烧结不少于3小时。
[0033] 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。
[0034] 与现有技术相比，本发明的优点在于：不仅提高了平面热管的散热效果，而且大幅 减少热管的重量和成本。特别地，通过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其超导能力是市场产品的5-10倍、甚至更多，极具市场前景。
[0035] 对比实验
[0036] 以现有的铝外壳、铜粉吸液芯产品为对比。
[0037] 实验条件：选取20X50mm的平板热管，在热管的一端以2X2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
[0038] 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60°C左右。比传统的铝外壳、铜粉吸液芯产品低10°C左右，散热性能提升显著。
[0039] 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。
【主权项】
1. 一种具有石墨吸液芯的平面超导热管，包括：密闭的壳体，成型在壳体内的吸液芯 和蒸汽腔，其特征在于，所述蒸汽腔呈多孔双拱状。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0.5. 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3mm-50mm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 1Pa138. -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) 将石墨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，去除石墨粉 中的氯离子、硫酸根，使石墨粉的纯度达到99. 9 %以上； 2) 将洗净后的铜粉与石墨粉混合均匀； 3) 将混合后的粉末灌入固定好芯棒的平面超导热管内，并震动均匀； 4) 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°C 下均温烧结不少于3小时。9. 根据权利要求8所述的平面超导热管制备方法，其特征在于，所述石墨粉与铜粉的 质量比不小于5:1。10. 根据权利要求8所述的平面超导热管制备方法，其特征在于，所述石墨粉为膨胀体 积达200-300倍的高膨胀石墨材料。
【专利摘要】一种具有石墨吸液芯的平面超导热管，包括：密闭的壳体，成型在壳体内的吸液芯和蒸汽腔，其特征在于，所述蒸汽腔呈多孔双拱状。具体制备时，1)将石墨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，去除石墨粉中的氯离子、硫酸根，使石墨粉的纯度达到99.9％以上；2)将洗净后的铜粉与石墨粉混合均匀；3)将混合后的粉末灌入固定好芯棒的平面超导热管内，并震动均匀；4)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、大幅减少重量与成本。
【IPC分类】F28D15/04
【公开号】CN105091647
【申请号】CN201510541380
【发明人】朱惠冲
【申请人】朱惠冲
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月27日