环形热超导管路相变抑制散热板的制作方法

本发明属于相变抑制传热领域，特别是涉及一种环形热超导管路相变抑制散热板。

背景技术：

相变抑制(pci)传热技术，是一种通过控制密闭体系中传热介质微结构状态而实现高效传热的全新技术。在传热过程中，液态介质的沸腾(或气态介质的冷凝)被抑制，并在此基础上达到工质微结构的一致性，实现一种目前尚未被世人所认知的全新的传热方式与机理。具有高传热速率和高热流密度，在实验室中测试的热流密度可高达600w/cm2。可广泛应用于航空航天、电力电子、通讯、计算机、高铁、电动汽车、太阳能和风电等行业。

现有的一种相变抑制散热板1如图1所示，图1为相变抑制散热板的截面图，由图1可知，相变抑制散热板1内形成有六边形蜂窝状的热超导管路11，图1中六边形即为所述热超导管路11，六边形内部为非管路部分12。在所述相变抑制散热板1的表面贴有热源时，通过测试可以得知，无论以任何角度安装摆放，所述相变抑制散热板1的不同区域的温差都较大，内部形成有六边形蜂窝状或类似形状的所述热超导管路11的所述相变抑制散热板1的均温性并不理想。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种环形热超导管路相变抑制散热板，用于解决现有技术中内部有传统形状热超导管路的相变抑制散热板存在的均温性不理想的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种环形热超导管路相变抑制散热板，所述环形热超导管路相变抑制散热板为复合板式结构；

所述环形热超导管路相变抑制散热板内部形成有至少两条相互连通的环形热超导管路，所述环形热超导管路为封闭管路，所述环形热超导管路内填充有传热工质；

所述环形热超导管路相变抑制散热板的表面均为平面，所述环形热超导管路相变抑制散热板表面设有热源固定区域；所述热源固定区域的投影位于所述环形热超导管路所在的区域内。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述环形热超导管路具有共同的交汇区域，各所述环形热超导管路的内部经由所述交汇区域相连通；所述热源固定区域的投影位于所述交汇区域内。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述环形热超导管路内包括多个相互连通且呈交错分布的子管路。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述环形热超导管路包括主管路及次管路，所述主管路为环形，所述次管路位于所述主管路内侧，且所述次管路内部经由其两端与所述主管路内部相连通。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述环形热超导管路相变抑制散热板包括第一板材、第二板材及第三板材；所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置，所述第一板材及所述第三板材分别位于所述第二板材的两侧，并与所述第二板材通过辊压工艺复合在一起；

所述第三板材包括凸起区域，所述凸起区域的表面为平面；

所述环形热超导管路位于所述第一板材与所述第三板材之间，且所述环形热超导管路分布的区域与所述凸起区域相对应。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述环形热超导管路包括若干个第一槽道、第二槽道及连接通孔；

所述第一槽道位于所述第一板材与所述第二板材之间；

所述第二槽道位于所述第二板材与所述第三板材之间；

所述连接通孔贯穿所述第二板材，且将相邻的所述第一槽道及所述第二槽道相连通；

所述第二板材表面形成有与所述第一槽道及所述第二槽道相对应的凸起结构。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，相邻两所述第一槽道及相邻两所述第二槽道均相隔离，且所述第一槽道与所述第二槽道交错平行分布；

所述连接通孔位于所述第一槽道及所述第二槽道之间，且将相邻的所述第一槽道及所述第二槽道相连通。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述第一槽道及所述第二槽道横截面的形状均为梯形，所述第一槽道及所述第二槽道纵截面的形状均为环形；所述连接通孔的形状为圆形或椭圆形。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述第一槽道的横向尺寸与所述第二槽道的横向尺寸相同。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述第一板材及所述第三板材的外表面均设有防腐层。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述第一板材及所述第三板材二者中至少一者为包括至少两种材料层的复合板材。

作为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板的一种优选方案，所述复合板材为包括铜材料层与铝材料层的铜铝复合板材、包括不锈钢材料层与铝材料层的不锈钢铝复合板材、包括铁材料层与铝材料层的铁铝复合板材或包括铝合金材料层与铝材料层的铝合金铝复合板材；所述第一板材及所述第三板材中的所述铝材料层与所述第二板材相接触。

如上所述，本发明的环形热超导管路相变抑制散热板，具有以下有益效果：本发明通过在环形热超导管路相变抑制散热板中设置至少两条环形热超导管路，并将热源固定区域设置于对应于所述环形热超导管路所在区域的位置，可以使得所述环形热超导管路内的传热工质在工作时沿所述热环形超导管路形成循环回路，从而保证所述环形热超导管路相变抑制散热板各个部位的散热效果均比较好，无论以任何角度安装放置，所述环形热超导管路相变抑制散热板均具有较好的均温性。

所述环形热超导管路相变抑制散热板中第一板材及第三板材二者中至少一者包括至少两种材料层的复合板材，所述环形热超导管路相变抑制散热板中对应于热超导管路部分的强度大幅提高，抗拉强度＞4mpa；在保证足够的强度的前提下，所述相变抑制散热板的总厚度≤1mm，可应用于精密元件中，具有体积小，重量轻等优点；所述相变抑制散热板的外表面为铜层，可以直接进行钎焊或锡焊，便于操作，质量稳定，解决了相变抑制散热板与器件间的焊接问题。

附图说明

图1显示为现有技术中的具有六边形蜂窝状热超导管路的相变抑制散热板的结构示意图。

图2及图3显示为本发明提供的环形热超导管路相变抑制散热板的结构示意图。

图4显示为本发明的环形热超导管路相变抑制散热板中的相变抑制散热板的截面局部结构示意图。

元件标号说明

1相变抑制散热板

11热超导管路

12非管路部分

2环形热超导管路相变抑制散热板

21第一板材

211、231第一材料层

212、232第二材料层

22第二板材

23第三板材

24环形热超导管路

241第一槽道

242第二槽道

243连接通孔

244主管路

245从管路

246子管路

247交汇区域

25凸起结构

26非管路部分

27热源固定区域

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2至图4，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图2至图4，本发明提供一种环形热超导管路相变抑制散热板2，所述环形热超导管路相变抑制散热板2为复合板式结构；所述环形热超导管路相变抑制散热板2内部形成有至少两条相互连通的环形热超导管路24，所述环形热超导管路24为封闭管路，所述环形热超导管路24内填充有传热工质；所述环形热超导管路相变抑制散热板2的表面均为平面，所述环形热超导管路相变抑制散热板2表面设有热源固定区域27；所述热源固定区域27的投影位于所述环形热超导管路24所在的区域内，即所述热源固定区域27位于所述环形热超导管路24的正上方或正下方。通过在所述环形热超导管路相变抑制散热板2中设置至少两条所述环形热超导管路24，并将所述热源固定区域27设置于对应于所述环形热超导管路24所在区域的位置，可以使得所述环形热超导管路24内的传热工质在工作时沿所述热环形超导管路24形成循环回路，从而保证所述环形热超导管路相变抑制散热板2各个部位的散热效果均比较好，无论以任何角度安装放置，所述环形热超导管路相变抑制散热板2均具有较好的均温性。

作为示例，所述传热工质为流体，优选地，所述传热工质可以为气体或液体或气体与液体的混合物，更为优选地，本实施例中，所述传热工质为液体与气体的混合物。

作为示例，所述环形热超导管路24均通过吹胀工艺形成。

作为示例，所述环形热超导管路24具有共同的交汇区域247，各所述环形热超导管路24的内部经由所述交汇区域247相连通；所述热源固定区域27的投影位于所述交汇区域247内。由于各所述环形热超导管路24均通过所述交汇区域247实现内部的相互连通，将所述热源固定区域27设置于与所述交汇区域247相对应的位置，更便于将所述热源固定区域27固定的热源产生的热量带到各个所述环形热超导管路24中予以散热，散热效果更好，更有效地保证了所述环形热超导管路相变抑制散热板2具有较好的均温性。

作为示例，所述环形热超导管路24内包括多个相互连通且呈交错分布的子管路246，各所述子管路246在所述环形热超导管路24各个部分可以呈现不同的分布方式，譬如，所述子管路246可以在所述环形热超导管路24的一部分内呈平行分布，在所述环形热超导管路24的另一部分内呈纵横交错分布，还可以在所述环形热超导管路24内的其他部分呈无规则交错分布等等。各所述子管路246共同构成了所述环形热超导管路24。所述环形热超导管路24的内侧、所述环形热超导管路相变抑制散热板的边缘及各所述子管路246之间的部分均为非管路部分26。将所述环形热超导管路24设置成由多个相互连通且呈交错分布的子管路246的结构，由于各所述子管路246之间有所述非管路部分26，可以增强所述环形热超导管路24承受外界压力的强度。

作为示例，所述环形热超导管路24可以只包括形成循环回来的环形的主管路244，如图2所示，所述环形热超导管路24也可以包括环形的所述主管路244及次管路245，所述次管路245的数量可以为一个、两个或多个，所述次管路245位于所述主管路244内侧，且所述次管路245内部经由其两端与所述主管路244内部相连通，如图3所示。需要说明的是，所述主管路244、所述次管路245及所述交汇区域247内部均包括所述子管路246。在所述主管路244之间设置所述次管路245，所述次管路245与部分所述主管路244可以形成多个新的环形热超导管路，即可以形成多个新的热循环回来，以增强所述环形热超导管路相变抑制散热板2的散热效果，使得所述环形热超导管路相变抑制散热板2具有较好的均温性。

需要说明的是，所述环形热超导管路24沿其周向的方向，不同的位置可以具有不同的宽度，所述环形热超导管路24各部分的宽度可以根据实际需要进行设置，即在所述环形热超导管路24分布密度较小的部分(亦即空间充裕的部分，譬如，靠近所述环形热超导管路相变抑制散热板2的边缘部分)，所述环形热超导管路24的宽度较宽，而在边所述环形热超导管路24分布密度较大的部分(譬如，所述环形热超导管路相变抑制散热板2中部)，所述环形热超导管路24的宽度较小。上述设计，可以充分利用空间，以增加所述环形热超导管路24的分布区域，从而增强其散热效果。

作为示例，如图4所示，所述环形热超导管路相变抑制散热板2包括第一板材21、第二板材22及第三板材23；所述第一板材21、所述第二板材22及所述第三板材23依次叠置，所述第一板材21及所述第三板材23分别位于所述第二板材22的两侧，并与所述第二板材22通过辊压工艺复合在一起；所述第三板材23包括凸起区域，所述凸起区域的表面为平面；所述环形热超导管路24位于所述第一板材21与所述第三板材23之间，且所述环形热超导管路24分布的区域与所述凸起区域相对应。需要说明的，在所述第三板材23包括凸起区域时，上述所述的环形热超导管路相变抑制散热板2的表面均为平面的意思为：所述第一板材21的外表面为平面，所述第三板材23的外表面中所述凸起区域及所述凸起区域之外的区域均分布为平面。

作为示例，所述环形热超导管路24包括若干个第一槽道241、第二槽道242及连接通孔243；所述第一槽道241位于所述第一板材21与所述第二板材22之间；所述第二槽道242位于所述第二板材22与所述第三板材23之间；所述连接通孔243贯穿所述第二板材22，且将相邻的所述第一槽道241及所述第二槽道242相连通；所述第二板材22表面形成有与所述第一槽道241及所述第二槽道242相对应的凸起结构25。

作为示例，位于所述第一板材21与所述第二板材22之间的若干个所述第一槽道241之间互不连通，即相邻两所述第一槽道241之间相隔离。

作为示例，位于所述第二板材22与所述第三板材23之间的若干个所述第二槽道242之间互不连通，即相邻两所述第二槽道242之间相隔离。

作为示例，所述第一槽道241与所述第二槽道242交错平行分布。

作为示例，所述连接通孔243位于所述第一槽道241及所述第二槽道242之间，且将相邻的所述第一槽道241及所述第二槽道242相连通。

作为示例，所述第一槽道241及所述第二槽道242的横截面形状可以为但不仅限于梯形，所述第一槽道241及所述第二槽道242的纵截面形状可以为但不仅限于矩形。需要说明的是，所述第一槽道241及所述第二槽道242的横截面均为沿垂直于其长度方向的截面，所述第一槽道241及所述第二槽道242的纵截面均为沿其长度方向的截面。

需要说明的是，所述第一槽道241及所述第二槽道242是通过现在所述第一板材21及所述第三板材23的表面形成对应于所述第一槽道241及对应于所述第二槽道242的石墨线路图案，然后将所述第一板材21、所述第二板材22及所述第三板材23复合在一起后通过吹胀工艺形成。

作为示例，若干个所述第一槽道241之间的横向尺寸可以相同，也可以不同；优选地，本实施例中，若干个所述第一槽道241之间的横向尺寸相同。

作为示例，所述连接通孔243的形状可以为但不仅限于圆形或椭圆形，所述连接通孔243呈阵列分布；所述连接通孔243对应于所述第一槽道241及所述第二槽道242的交叉区域，即在所述第一板材21、所述第二板材22及所述第三板材23叠合在一起并进行轧制复合时，所述第二板材22中的所述连接通孔243区域与所述第一板材21及所述第三板材23不形成复合，也就是说有石墨层隔离而分层；所述连接通孔243对应于所述第一槽道241及所述第二槽道242之间。

所述第二槽道242的具体结构与所述第一槽道241的具体结构相似，具体请参阅关于所述第一槽道241的描述，此处不再累述。

作为示例，若干个所述第二槽道242之间的横向尺寸可以相同，也可以不同；优选地，本实施例中，位于两侧的所述第二槽道242的横向尺寸小于位于中间的所述第二槽道242的横向尺寸。

作为示例，所述第一槽道241的横向尺寸与所述第二槽道242的横向尺寸可以相同，也可以不同，优选地，本实施例中，所述第一槽道241的横向尺寸与所述第二槽道242的横向尺寸相同。

作为示例，所述第一板材21及所述第三板材23的外表面均设有防腐层，可以提高所述环形热超导管路相变抑制散热板2的耐腐蚀性，进而延长其使用寿命。

在一示例中，所述第一板材21、所述第二板材22及所述第三板材23可以均为单层板材结构，所述第一板材21、所述第二板材22及所述第三板材23的材料应为导热性良好的材料，优选地，本实施例中，所述第一板材21、所述第二板材22及所述第三板材23的材料均可以为铜、铜合金、铝或铝合金或任意一种以上的任意组合。

在另一示例中，所述第一板材21及所述第三板材23二者中至少一者为包括至少两种材料层的复合板材，优选地，本实施例中，所述第一板材21及所述第三板材23均为包括至少两种材料层的复合板材；当然，在其他示例中，也可以所述第一板材21及所述第三板材23中的一者为包括至少两种材料层的复合板材，具体可以为只有所述第一板材21为包括至少两种材料层的复合板材，也可以为只有所述第三板材23为包括至少两种材料层的复合板材；图2中以所述第一板材21为包括第一材料层211及第二材料层112，,所述第三板材23为包括第一材料层231及第二材料层232作为示例；当然，所述第一板材21及所述第三板材23还可以为包括三层材料层的复合板材，也可以为包括四层或者更多层材料层的复合板材。将所述第一板材21及所述第三板材23设置为包括至少两种材料层的复合板材，可以使得所述环形热超导管路相变抑制散热板中对应于所述环形热超导管路24部分的强度大幅提高，抗拉强度＞4mpa；同时，在保证足够的强度的前提下，所述环形热超导管路相变抑制散热板可以做到更薄，总厚度≤1mm，可应用于精密元件中，具有体积小，重量轻等优点；所述环形热超导管路24内充入传热工质，并封闭，构成相变抑制传热器件，具有导热速率快、均温好的特点。

作为示例，所述第一板材21及所述第三板材23可以为包括铜材料层与铝材料层的铜铝复合板材、也可以为包括不锈钢材料层与铝材料层的不锈钢铝复合板材、也可以为包括铁材料层与铝材料层的铁铝复合板材，还可以为包括铝合金材料层与铝材料层的铝合金铝复合板材；所述第一板材21及所述第三板材23中的所述铝材料层与所述第二板材22相接触，即所述第一板材21中的所述第二材料层112为铝材料层，所述第三板材23中的所述第二材料层232为铝材料层。所述第二板材22的材料应为导热性良好的材料；优选地，本实施例中，所述第二板材22的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金、或任一种以上的任意组合。将位于靠近所述第二板材22一侧的所述第一材料层211及231设定为铝材料层，当所述第一板材21及所述第三板材23为铝铜复合板材时，可以确保所述铜材料层位于外侧，即所述环形热超导管路相变抑制散热板的外表面为铜层，可以直接进行钎焊或锡焊，便于操作，质量稳定，解决了相变抑制散热板与器件间的焊接问题。

作为示例，可以通过辊压工艺将至少两种不同的材料层进行辊压成型以形成所述第一板材21及所述第三板材23，也可以通过溅射工艺、蒸镀工艺、电镀工艺等在一材料层表面镀另一层材料层以形成所述第一板材21及所述第三板材23。

综上所述，本发明提供一种环形热超导管路相变抑制散热板，所述环形热超导管路相变抑制散热板为复合板式结构；所述环形热超导管路相变抑制散热板内部形成有至少两条相互连通的环形热超导管路，所述环形热超导管路为封闭管路，所述环形热超导管路内填充有传热工质；所述环形热超导管路相变抑制散热板的表面均为平面，所述环形热超导管路相变抑制散热板表面设有热源固定区域；所述热源固定区域的投影位于所述环形热超导管路所在的区域内。本发明通过在环形热超导管路相变抑制散热板中设置至少两条环形热超导管路，并将热源固定区域设置于对应于所述环形热超导管路所在区域的位置，可以使得所述环形热超导管路内的传热工质在工作时沿所述热环形超导管路形成循环回路，从而保证所述环形热超导管路相变抑制散热板各个部位的散热效果均比较好，无论以任何角度安装放置，所述环形热超导管路相变抑制散热板均具有较好的均温性。所述环形热超导管路相变抑制散热板中第一板材及第三板材二者中至少一者包括至少两种材料层的复合板材，所述环形热超导管路相变抑制散热板中对应于热超导管路部分的强度大幅提高，抗拉强度＞4mpa；在保证足够的强度的前提下，所述相变抑制散热板的总厚度≤1mm，可应用于精密元件中，具有体积小，重量轻等优点；所述相变抑制散热板的外表面为铜层，可以直接进行钎焊或锡焊，便于操作，质量稳定，解决了相变抑制散热板与器件间的焊接问题。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。