一種平板熱管及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種平板熱管，包括：蒸發(fā)蓋板、冷凝蓋板、充液管、吸液芯，所述蒸發(fā)蓋板為具有凹臺結(jié)構(gòu)的蓋板，所述蒸發(fā)蓋板凹臺結(jié)構(gòu)頂端的外側(cè)四周設(shè)置有連接帶，內(nèi)側(cè)四周設(shè)置有多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯，內(nèi)側(cè)底面復(fù)合有親水性薄層；所述冷凝蓋板與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)設(shè)置有若干凸臺，所述冷凝蓋板與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除凸臺位置外復(fù)合有疏水薄層；所述蒸發(fā)蓋板的外側(cè)設(shè)置有通孔，所述充液管設(shè)置于所述通孔中；所述蒸發(fā)蓋板與所述冷凝蓋板密封連接形成封閉空腔。本發(fā)明通過對平板熱管蒸發(fā)面板與冷凝面板的親疏水改性，并通過在冷凝蓋板上加工支撐凸臺，提高了平板熱管的換熱能力及穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種平板熱管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及傳熱與散熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平板熱管及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微制造技術(shù)和電子技術(shù)的不斷進步，電子器件逐漸向著小型化、緊湊化和高性能的方向發(fā)展，因此，電子芯片的集成度也越來越高，導(dǎo)致芯片的發(fā)熱量日益增加，尤其是局部熱流過高的問題，嚴重影響了芯片的性能。另外，電子器件對溫度均勻性有很高的要求，溫度過高會造成電子器件疲勞損壞。為了降低芯片的發(fā)熱，常規(guī)的冷卻技術(shù)例如:翅片與風(fēng)扇組合的強迫對流換熱、半導(dǎo)體冷卻、合成射流冷卻等新型散熱技術(shù)，但是上述散熱技術(shù)已經(jīng)難以滿足電子芯片的散熱要求。因此，新型高效適用的電子傳熱和散熱技術(shù)備受關(guān)注。
[0003]平板熱管是一種應(yīng)對局部熱流過高問題的新型散熱技術(shù)，是最能滿足電子芯片散熱要求的技術(shù)之一。平板熱管的主要結(jié)構(gòu)有蒸發(fā)蓋板、冷凝蓋板、吸液芯、充液管以及工質(zhì)，其工作原理具體為:熱源熱量穿過蒸發(fā)蓋板傳給工質(zhì)，工質(zhì)在低真空度的環(huán)境下吸收潛熱蒸發(fā)，并向冷凝蓋板的各個方向移動，隨著蒸汽到達冷凝蓋板，蒸汽冷凝并被吸液芯吸收，而后被輸送回蒸發(fā)蓋板，而蒸汽冷凝釋放的潛熱由外部其它散熱方式帶走。平板熱管是一種平且薄的二維熱管，具有更高效的散熱性能和均溫性。
[0004]但平板熱管吸液芯的存在，造成部分凝結(jié)液體不能馬上回流而附著在冷凝蓋板上，使蒸汽的凝結(jié)變?yōu)槟钅Y(jié)，蒸汽與冷凝蓋板換熱時需要穿過液膜，導(dǎo)致傳熱熱阻增大以及凝結(jié)速度減慢，影響內(nèi)部整體的氣液循環(huán)效率，降低散熱性能；當吸液芯抽回的液體不能滿足蒸發(fā)所需的量時，蒸發(fā)端的吸液芯干涸，蒸發(fā)端壁面溫度急劇上升，導(dǎo)致蒸發(fā)端壁面燒壞。此外，由于平板熱管換熱面積比較大，為了保證其機械強度，受熱后形變減小，通常需要外加支撐柱，而這種措施很容易引起支撐柱受熱變形錯位、不穩(wěn)和工質(zhì)回流不暢等問題，導(dǎo)致平板熱管的整體性能嚴重下降，不能滿足散熱的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種散熱能力強和性能穩(wěn)定的平板熱管。
[0006]有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N平板熱管，包括:蒸發(fā)蓋板、冷凝蓋板、充液管、吸液芯，
[0007]所述蒸發(fā)蓋板為具有凹臺結(jié)構(gòu)的蓋板，所述蒸發(fā)蓋板頂端的外側(cè)四周設(shè)置有連接帶，所述蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)四周設(shè)置有多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯，內(nèi)側(cè)底面復(fù)合有親水性薄層；
[0008]與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)的冷凝蓋板表面設(shè)置有若干凸臺，與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除凸臺位置外的冷凝蓋板的表面復(fù)合有疏水薄層；
[0009]所述蒸發(fā)蓋板的外側(cè)設(shè)置有通孔，所述充液管設(shè)置于所述通孔中；
[0010]所述蒸發(fā)蓋板與所述冷凝蓋板密封連接形成封閉空腔。
[0011]優(yōu)選的，所述蒸發(fā)蓋板為銅質(zhì)基材，所述親水性薄層為接觸角小于10°的氫氧化銅微結(jié)構(gòu)薄層。
[0012]優(yōu)選的，所述冷凝蓋板為銅質(zhì)基材，所述疏水薄層為接觸角大于150°的銅基微結(jié)構(gòu)薄層。
[0013]優(yōu)選的，所述凸臺均為非通孔結(jié)構(gòu)的錐形凸臺，其上端面中心的分布方式為點陣式均勻分布，從中心層的凸臺開始，每增加一層凸臺，該層凸臺的上端面直徑比前一層凸臺的上端面直徑減少1mm，每層凸臺上端面中心的水平和垂直方向的距離相等。
[0014]優(yōu)選的，所述凸臺的下端面全部位于同一水平面，且與所述蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)底面平齊，所述凸臺的根部與所述冷凝蓋板接觸處采用圓角處理，所述凸臺的下端面及側(cè)面相交處米用圓角處理。
[0015]優(yōu)選的，所述吸液芯由銅粉、鋁粉、鎳粉與碳納米粉中的一種經(jīng)過燒結(jié)制備得到。
[0016]本申請還提供了一種平板熱管的制作方法，包括以下步驟:
[0017]在蒸發(fā)蓋板上加工凹臺，在所述凹臺外側(cè)頂端的四周加工連接帶；
[0018]將所述蒸發(fā)蓋板除凹臺內(nèi)側(cè)底面的位置外其余位置遮蓋，然后將蒸發(fā)蓋板進行電化學(xué)溶解，得到所述凹臺內(nèi)側(cè)底面的親水性薄層;在蒸發(fā)蓋板凹臺內(nèi)側(cè)四周制作多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯；
[0019]在與蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)的冷凝蓋板的表面制作凸臺，在與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除所述凸臺外的冷凝蓋板的表面制作疏水薄層；
[0020]在所述蒸發(fā)蓋板外側(cè)制作通孔，將充液管設(shè)置于所述通孔中。
[0021]優(yōu)選的，所述親水性薄層的制備過程具體為:
[0022]將蒸發(fā)蓋板除凹臺內(nèi)側(cè)底面的位置外其余位置采用透明膠帶粘住，再將蒸發(fā)蓋板放入到氫氧化鉀溶液中進行電化學(xué)溶解，然后取出蒸發(fā)蓋板并撕下透明膠帶進行干燥，得到所述蒸發(fā)蓋板凹臺內(nèi)側(cè)底面的親水性薄層；
[0023]所述疏水薄層的制備過程為:
[0024]將銅粉置于所述冷凝蓋板除凸臺外的位置上加熱氧化，向氧化后的銅粉中加入硝酸銀溶液，在冷凝蓋板中加入正十二烷基硫醇，然后清洗冷凝蓋板表面，加熱烘干壓制后，得到具有銅基微結(jié)構(gòu)疏水薄層的冷凝蓋板。
[0025]優(yōu)選的，所述多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯的制備過程具體為:
[0026]制作與所述蒸發(fā)蓋板凹臺相匹配的模具；
[0027]將所述模具置于蒸發(fā)蓋板的凹臺中，使所述模具與蒸發(fā)蓋板之間存在縫隙，向所述縫隙中加入銅粉、鋁粉、鎳粉或碳納米粉，然后將蒸發(fā)蓋板在真空氣氛燒結(jié)爐中燒結(jié)，取下模具。
[0028]優(yōu)選的，所述凸臺的制作過程具體為:
[0029]利用熱分析和結(jié)構(gòu)分析仿真軟件對凸臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)、位置和數(shù)量進行優(yōu)化設(shè)計；
[0030]按照仿真結(jié)果得到凸臺結(jié)構(gòu)，根據(jù)凸臺的結(jié)構(gòu)制造相應(yīng)的成形刀具；
[0031]根據(jù)仿真結(jié)果確定的凸臺位置，利用點壓成形的方法，使用上述成形刀具逐個位置頂壓冷凝蓋板，形成沿頂壓方向的凸起，然后對凸臺的根部、下端面和側(cè)面進行圓角處理。
[0032]本申請?zhí)峁┝艘环N平板熱管，其包括:蒸發(fā)蓋板、冷凝蓋板、充液管、吸液芯，所述蒸發(fā)蓋板為具有凹臺結(jié)構(gòu)的蓋板，所述蒸發(fā)蓋板頂端的外側(cè)四周設(shè)置有連接帶，所述蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)四周設(shè)置有多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯，內(nèi)側(cè)底面復(fù)合有親水性薄層;與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)的冷凝蓋板表面設(shè)置有若干凸臺，與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除凸臺位置外的冷凝蓋板的表面復(fù)合有疏水薄層;所述蒸發(fā)蓋板的外側(cè)設(shè)置有通孔，所述充液管設(shè)置于所述通孔中；所述蒸發(fā)蓋板與所述冷凝蓋板密封連接形成封閉空腔。
[0033]本發(fā)明通過蒸發(fā)蓋板的內(nèi)側(cè)底面復(fù)合親水性薄層，使水在蒸發(fā)面的分布更加均勻，從而強化平板熱管的蒸發(fā)過程，更好地發(fā)揮平板熱管的均熱特性；同時，本申請通過在冷凝蓋板的內(nèi)側(cè)復(fù)合疏水微結(jié)構(gòu)薄層，加快了凝結(jié)水離開凝結(jié)蓋板的速度，避免了水凝結(jié)為膜狀凝結(jié)時引起的傳熱熱阻增大和凝結(jié)速度減慢的問題，有效地提高了散熱性能;進一步地，通過在冷凝蓋板上設(shè)置凸臺，冷凝蓋板與凸臺一體化避免了外加支撐結(jié)構(gòu)引起的受熱變形錯位、不穩(wěn)現(xiàn)象，有效地加強了平板熱管的機械強度，使平板熱管的性能更穩(wěn)定；同時，凸臺還起導(dǎo)流作用，部分凝結(jié)水可以通過凸臺順暢地回流到蒸發(fā)蓋板，避免了外加支撐結(jié)構(gòu)而引起的工質(zhì)回流不暢的問題。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明平板熱管的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明實施例中平板熱管組合狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明實施例中平板熱管的冷凝蓋板的截面圖；
[0037]圖4為本發(fā)明實施例中平板熱管的蒸發(fā)蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0039]本發(fā)明實施例公開了一種平板熱管，包括:蒸發(fā)蓋板、冷凝蓋板、充液管、吸液芯，
[0040]所述蒸發(fā)蓋板為具有凹臺結(jié)構(gòu)的蓋板，所述蒸發(fā)蓋板頂端的外側(cè)四周設(shè)置有連接帶，所述蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)四周設(shè)置有多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯，內(nèi)側(cè)底面復(fù)合有親水性薄層；
[0041]與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)的冷凝蓋板表面設(shè)置有若干凸臺，與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除凸臺位置外的冷凝蓋板的表面復(fù)合有疏水薄層；
[0042]所述蒸發(fā)蓋板的外側(cè)設(shè)置有通孔，所述充液管設(shè)置于所述通孔中；
[0043]所述蒸發(fā)蓋板與所述冷凝蓋板密封連接形成封閉空腔。
[0044]如圖1所示，圖1為本發(fā)明平板熱管的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為蒸發(fā)蓋板，2為冷凝蓋板，3為吸液芯，4為充液管，5為凸臺；圖2為本發(fā)明平板熱管各部分組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明冷凝蓋板的截面圖，圖4為本發(fā)明蒸發(fā)蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中6為連接帶，7為凹臺，8為通孔。
[0045]本申請所述蒸發(fā)蓋板與冷凝蓋板的材質(zhì)為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，對此本申請沒有的限制，示例的，本申請所述蒸發(fā)蓋板與所述冷凝蓋板優(yōu)選為黃銅板。所述蒸發(fā)蓋板為具有凹臺結(jié)構(gòu)的蓋板，本申請對所述凹臺結(jié)構(gòu)的深度是沒有特別的限制的，但是需要保證蒸發(fā)蓋板與冷凝蓋板能夠形成封閉的空腔。所述蒸發(fā)蓋板即凹臺結(jié)構(gòu)頂端的外側(cè)四周設(shè)置有連接帶，所述連接帶與蒸發(fā)蓋板的凹臺結(jié)構(gòu)是一體的。本申請所述蒸發(fā)蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。所述連接帶用于蒸發(fā)蓋板與冷凝蓋板的連接，增大兩板的接觸面積，使連接更加穩(wěn)固。
[0046]所述蒸發(fā)蓋板即凹臺結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)四周設(shè)置有多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯。所述吸液芯在所述凹臺結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)四周分布，其是由銅粉、鋁粉、鎳粉或碳納米粉經(jīng)過燒結(jié)得到。所述吸液芯提供的毛細力可促進冷凝工質(zhì)從冷凝蓋板回流到蒸發(fā)蓋板，保障平板熱管內(nèi)部換熱循環(huán)的順利完成。
[0047]所述蒸發(fā)蓋板即凹臺結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)底面復(fù)合有親水性薄層，所述親水性薄層為接觸角小于10°的氫氧化銅微結(jié)構(gòu)。本申請所述親水性薄層是將蒸發(fā)蓋板放至氫氧化鉀溶液中進行電化學(xué)溶解所得。本申請在蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)底面復(fù)合親水性薄層，能夠使水在蒸發(fā)面上分布更加均勻，更好的發(fā)揮平板熱管的均熱特性，強化平板熱管的蒸發(fā)過程，避免因吸液芯毛細力不足而導(dǎo)致蒸發(fā)蓋板燒壞的現(xiàn)象。
[0048]本申請所述冷凝蓋板與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)設(shè)置有若干凸臺，即所述凸臺設(shè)置于所述冷凝蓋板與所述接觸蓋板相對的表面上，所述凸臺與所述冷凝蓋板是一體的，并非通過工藝手段后期連接于所述冷凝蓋板上的。本申請所述凸臺的作用主要在于支撐作用。本申請利用冷凝蓋板與支撐凸臺一體化避免了外加支撐結(jié)構(gòu)引起的受熱變形錯位、不穩(wěn)現(xiàn)象，有效地加強了平板熱管的機械強度，使平板熱管的性能更穩(wěn)定；同時，支撐凸臺還起導(dǎo)流作用，部分凝結(jié)水可以通過支撐凸臺順暢地回流到蒸發(fā)蓋板，避免了外加支撐結(jié)構(gòu)而引起的工質(zhì)回流不暢的問題。
[0049]本申請對所述凸臺在所述冷凝蓋板上的分布情況與數(shù)量多少沒有特別限制，但是在保證強度的同時，降低冷凝蓋板表面積減少對換熱效果的影響，所述凸臺的設(shè)置具體為:
[0050]所述凸臺均為非通孔結(jié)構(gòu)的錐形凸臺，其上端面中心的分布方式為點陣式均勻分布，從中心層的凸臺開始，每增加一層凸臺，該層凸臺的上端面直徑比前一層凸臺的上端面直徑減少1mm，每層凸臺上端面中心的水平和垂直方向的距離相等。
[0051]同時，本申請對所述凸臺的具體形貌也進行了限定，即所述凸臺的下端面全部位于同一水平面，且與所述蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)底面平齊，所述凸臺的根部與所述冷凝蓋板接觸處采用圓角處理，所述凸臺的下端面及側(cè)面相交處采用圓角處理。
[0052]本申請對所述凸臺的根部進行圓角處理能夠有利于工作液體的回流，下端面采用圓角處理能夠減緩工作液體回流速率，避免影響蒸發(fā)蓋板上工質(zhì)的蒸發(fā)過程。
[0053]在上述描述中，所述凸臺的下端面是指所述凸臺與所述蒸發(fā)蓋板相接觸的端面，所述凸臺的上端面是指所述凸臺設(shè)置于所述冷凝蓋板上的端面。
[0054]本申請所述冷凝蓋板與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除凸臺位置外復(fù)合有疏水薄層。本申請所述疏水薄層為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的疏水薄層，作為優(yōu)選方案，所述疏水薄層為接觸角大于150°的銅基微結(jié)構(gòu)薄層。所述銅基微結(jié)構(gòu)薄層是利用氧化后的銅粉、硝酸銀溶液和正十二烷基硫醇在所述冷凝蓋板上反應(yīng)合成的。本申請所述疏水薄層可以加快凝結(jié)水離開凝結(jié)蓋板的速度，避免水凝結(jié)為膜狀凝結(jié)時引起的傳熱熱阻增大和凝結(jié)速度減慢的問題，有效地提高了散熱性能。
[0055]本發(fā)明提供了一種親疏水微結(jié)構(gòu)點陣式超薄平板熱管，其通過對蒸發(fā)蓋板表面的親水改性和冷凝蓋板的表面的疏水改性，有效地提高了熱管的蒸發(fā)冷凝速度和整體氣液循環(huán)效率，增強了平板熱管的整體換熱能力。
[0056]本申請所述蒸發(fā)蓋板的外側(cè)設(shè)置有通孔，所述充液管設(shè)置于所述通孔中；通過充液管實現(xiàn)了平板熱管內(nèi)部與外部的抽真空和充液過程。
[0057]本申請所述平板熱管在使用時，所述蒸發(fā)蓋板與所述冷凝蓋板密封連接形成封閉的空腔，具體如圖2所示。所述封閉空腔內(nèi)部通過充液管抽真空，真空度為13kPa?15kPa，并通過充液管注入工作液體。所述工作液體為去離子水與蒸餾水中的一種，充液率為35%?40%，選擇水為工質(zhì)，因為其具有較大的汽化潛熱，相同流量下蒸發(fā)時可帶走更多的熱量，從而使平板熱管在一定尺寸下有更強的換熱能力。
[0058]本申請還提供了一種平板熱管的制作方法，包括以下步驟:
[0059]在蒸發(fā)蓋板上加工凹臺，在所述凹臺外側(cè)頂端的四周加工連接帶；
[0060]將所述蒸發(fā)蓋板除凹臺內(nèi)側(cè)底面的位置外其余位置遮蓋，然后將蒸發(fā)蓋板進行電化學(xué)溶解，得到所述凹臺內(nèi)側(cè)底面的親水性薄層;在蒸發(fā)蓋板凹臺內(nèi)側(cè)四周制作多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯；
[0061]在與蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)的冷凝蓋板的表面制作凸臺，在與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除所述凸臺外的冷凝蓋板的表面制作疏水薄層；
[0062]在所述蒸發(fā)蓋板外側(cè)制作通孔，將充液管設(shè)置于所述通孔中。
[0063]本申請優(yōu)選采用兩塊銅質(zhì)基板分別作為平板熱管的初始蒸發(fā)蓋板與初始冷凝蓋板。
[0064]按照本發(fā)明，首先在初始蒸發(fā)蓋板上加工凹臺，且在所述凹臺外層頂端的四周加工連接帶。所述凹臺與連接帶的加工按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)手段進行即可，對此本申請沒有特別的限制。作為優(yōu)選方案，本申請采用沖壓成型工藝在蒸發(fā)蓋板上加工出凹臺以及四周的連接帶。
[0065]本申請然后進行親水性薄層、疏水性薄層、吸液芯、凸臺與充液管的制作，上述各部分的制作沒有順序限制。示例的，本申請先進行親水性薄層的制備，具體為:
[0066]將所述蒸發(fā)蓋板除凹臺內(nèi)側(cè)底面的位置外其余位置遮蓋，然后將蒸發(fā)蓋板進行電化學(xué)溶解，得到所述凹臺內(nèi)側(cè)底面的親水性薄層。
[0067]進一步的，將蒸發(fā)蓋板除凹臺內(nèi)側(cè)底面的位置外其余位置采用透明膠帶粘住，再將蒸發(fā)蓋板放入到氫氧化鉀溶液中進行電化學(xué)溶解，然后取出蒸發(fā)蓋板并撕下透明膠帶進行干燥，得到所述蒸發(fā)蓋板凹臺內(nèi)側(cè)底面的親水性薄層。
[0068]本申請然后優(yōu)選進行吸液芯的制作，所述吸液芯是銅粉、鋁粉、鎳粉或碳納米粉通過燒結(jié)的方式在蒸發(fā)蓋板凹臺結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的四周形成的，所述吸液芯的制作過程具體為:
[0069]制作與所述蒸發(fā)蓋板凹臺相匹配的模具；
[0070]將所述模具置于蒸發(fā)蓋板的凹臺中，使所述模具與蒸發(fā)蓋板之間存在縫隙，向所述縫隙中加入銅粉、鋁粉、鎳粉或碳納米粉，然后將蒸發(fā)蓋板在真空氣氛燒結(jié)爐中燒結(jié)，取下模具。
[0071]按照發(fā)明，然后在所述冷凝蓋板與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)，在冷凝蓋板表面制作凸臺，所述凸臺的制作過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)手段，但是為了保證凸臺的強度與平板熱管的散熱穩(wěn)定性，本申請優(yōu)選采用下述方式制作凸臺:
[0072]利用熱分析和結(jié)構(gòu)分析仿真軟件對凸臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)、位置和數(shù)量進行優(yōu)化設(shè)計；
[0073]按照仿真結(jié)果得到凸臺結(jié)構(gòu)，根據(jù)凸臺的結(jié)構(gòu)制造相應(yīng)的成形刀具；
[0074]根據(jù)仿真結(jié)果確定的凸臺位置，利用點壓成形的方法，使用上述成形刀具逐個位置頂壓冷凝蓋板，形成沿頂壓方向的凸起，然后對凸臺的根部、下端面和側(cè)面進行圓角處理。
[0075]本申請優(yōu)選進行疏水薄層的制備，所述疏水薄層的制備過程具體為:
[0076]將銅粉置于所述冷凝蓋板除凸臺外的位置上加熱氧化，向氧化后的銅粉中加入硝酸銀溶液，在冷凝蓋板中加入正十二烷基硫醇，然后清洗冷凝蓋板表面，加熱烘干壓制后，得到具有銅基微結(jié)構(gòu)疏水薄層的冷凝蓋板。
[0077]本申請優(yōu)選最后進行充液管的制備，所述充液管的制備為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)手段，此處不進行特別的限制，示例的，本申請在所述蒸發(fā)蓋板外側(cè)制作通孔，將所述充液管設(shè)置于所述通孔中。所述通孔的制作過程本申請沒有特別的限制，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)手段進行即可。
[0078]本發(fā)明通過對蒸發(fā)面板與冷凝面板的換熱面的親疏水改性，提高了熱管的整體氣液循環(huán)效率和熱管的換熱能力，避免了蒸發(fā)蓋板因干涸而燒壞;還通過在冷凝蓋板上加工支撐凸臺，利用冷凝蓋板與支撐凸臺的一體化避免外加支撐結(jié)構(gòu)引起的受熱變形錯位、不穩(wěn)和工質(zhì)回流不暢等現(xiàn)象，有效地加強了平板熱管的機械強度，使平板熱管的性能更穩(wěn)定。
[0079]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的平板熱管及其制備方法進行詳細說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0080]如圖1、圖2及圖3所示，本發(fā)明提供了一種親疏水微結(jié)構(gòu)點陣式平板熱管，其包括:蒸發(fā)蓋板1、冷凝蓋板2、吸液芯3、充液管4和工作液體。
[0081]所述蒸發(fā)蓋板I的本體為黃銅板，利用沖壓加工形成凹臺及四周的連接帶，所述蒸發(fā)蓋板I內(nèi)側(cè)底面復(fù)合一層親水的微結(jié)構(gòu)薄層;所述蒸發(fā)蓋板I內(nèi)側(cè)四周燒結(jié)有與所述蒸發(fā)蓋板和所述冷凝蓋板相連的吸液芯3;所述冷凝蓋板2的本體為黃銅板，利用點壓加工形成起支撐作用的凸臺，所述冷凝蓋板2內(nèi)側(cè)底面復(fù)合一層疏水的微結(jié)構(gòu)薄層;所述蒸發(fā)蓋板I與冷凝蓋板2密封連接形成封閉空腔;所述充液管膠接在所述蒸發(fā)蓋板I的通孔中。
[0082]實施例2
[0083]本實施例平板熱管的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，作為優(yōu)選方案，本實施例進行了如下改進:
[0084]蒸發(fā)蓋板I作為平板熱管的蒸發(fā)面，其內(nèi)側(cè)底面覆蓋一層親水性氫氧化銅微結(jié)構(gòu)薄層，親水性的氫氧化銅微結(jié)構(gòu)薄層是由所述蒸發(fā)蓋板I放入到氫氧化鉀溶液中作為陽極進行電化學(xué)溶解得到，親水性的氫氧化銅微結(jié)構(gòu)薄層具有接觸角小于10°的親水性;所述冷凝蓋板2內(nèi)側(cè)底面覆蓋一疏水性的銅基微結(jié)構(gòu)薄層，疏水性的銅基微結(jié)構(gòu)薄層是利用氧化后的銅粉、硝酸銀溶液和正十二烷基硫醇在所述冷凝蓋板上反應(yīng)合成的，該疏水性的銅基微結(jié)構(gòu)薄膜具有接觸角大于150°的疏水性。
[0085]實施例3
[0086]本實施例平板熱管的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，作為優(yōu)選方案，本實施例進行了如下改進:
[0087]所述支撐凸臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)、數(shù)量和位置利用熱分析和結(jié)構(gòu)分析仿真軟件優(yōu)化設(shè)計，利用點壓加工在冷凝蓋板上加工出起支撐作用的具有非通孔結(jié)構(gòu)的錐形凸臺，所述支撐凸臺上端面中心的分布方式為正方形點陣式均勻分布，從中心層的凸臺開始，每增加一層凸臺，該層凸臺的上端面直徑比前一層凸臺的上端面直徑減少1mm，每層凸臺上端面中心的水平以及垂直方向的距離相等，所述支撐凸臺的下端面位于同一水平面并與所述蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)底面平齊，所述支撐凸臺的根部與所述冷凝蓋板接觸處采用圓角處理，所述支撐凸臺的下端面及側(cè)面相交的邊采用圓角處理。
[0088]實施例4
[0089]本實施例平板熱管的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，作為優(yōu)選方案，本實施例進行了如下改進:
[0090]所述連接蒸發(fā)蓋板I和冷凝蓋板2的吸液芯3是利用銅粉經(jīng)過燒結(jié)成型的多孔毛細結(jié)構(gòu);所述充液管4膠接在所述蒸發(fā)蓋板I的通孔中。
[0091]實施例5
[0092]本實施例平板熱管的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，作為優(yōu)選方案，本實施例進行了如下改進:
[0093]所述蒸發(fā)蓋板I和冷凝蓋板2通過膠封粘合的方式形成密閉的空腔，所述密閉空腔通過真空栗抽成真空度為13kPa?15kPa，利用所述充液管3往密閉空腔充入工作液體去離子水，充液率為35 %?40 %。
[0094]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
[0095]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種平板熱管，包括:蒸發(fā)蓋板、冷凝蓋板、充液管、吸液芯，其特征在于， 所述蒸發(fā)蓋板為具有凹臺結(jié)構(gòu)的蓋板，所述蒸發(fā)蓋板頂端的外側(cè)四周設(shè)置有連接帶，所述蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)四周設(shè)置有多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯，內(nèi)側(cè)底面復(fù)合有親水性薄層； 與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)的冷凝蓋板表面設(shè)置有若干凸臺，與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除凸臺位置外的冷凝蓋板的表面復(fù)合有疏水薄層； 所述蒸發(fā)蓋板的外側(cè)設(shè)置有通孔，所述充液管設(shè)置于所述通孔中； 所述蒸發(fā)蓋板與所述冷凝蓋板密封連接形成封閉空腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板熱管，其特征在于，所述蒸發(fā)蓋板為銅質(zhì)基材，所述親水性薄層為接觸角小于10°的氫氧化銅微結(jié)構(gòu)薄層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板熱管，其特征在于，所述冷凝蓋板為銅質(zhì)基材，所述疏水薄層為接觸角大于150°的銅基微結(jié)構(gòu)薄層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板熱管，其特征在于，所述凸臺均為非通孔結(jié)構(gòu)的錐形凸臺，其上端面中心的分布方式為點陣式均勻分布，從中心層的凸臺開始，每增加一層凸臺，該層凸臺的上端面直徑比前一層凸臺的上端面直徑減少1mm，每層凸臺上端面中心的水平和垂直方向的距離相等。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的平板熱管，其特征在于，所述凸臺的下端面全部位于同一水平面，且與所述蒸發(fā)蓋板內(nèi)側(cè)底面平齊，所述凸臺的根部與所述冷凝蓋板接觸處采用圓角處理，所述凸臺的下端面及側(cè)面相交處采用圓角處理。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的平板熱管，其特征在于，所述吸液芯由銅粉、鋁粉、鎳粉與碳納米粉中的一種經(jīng)過燒結(jié)制備得到。7.—種平板熱管的制作方法，包括以下步驟: 在蒸發(fā)蓋板上加工凹臺，在所述凹臺外側(cè)頂端的四周加工連接帶； 將所述蒸發(fā)蓋板除凹臺內(nèi)側(cè)底面的位置外其余位置遮蓋，然后將蒸發(fā)蓋板進行電化學(xué)溶解，得到所述凹臺內(nèi)側(cè)底面的親水性薄層;在蒸發(fā)蓋板凹臺內(nèi)側(cè)四周制作多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯； 在與蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)的冷凝蓋板的表面制作凸臺，在與所述蒸發(fā)蓋板接觸側(cè)除所述凸臺外的冷凝蓋板的表面制作疏水薄層； 在所述蒸發(fā)蓋板外側(cè)制作通孔，將充液管設(shè)置于所述通孔中。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述親水性薄層的制備過程具體為: 將蒸發(fā)蓋板除凹臺內(nèi)側(cè)底面的位置外其余位置采用透明膠帶粘住，再將蒸發(fā)蓋板放入到氫氧化鉀溶液中進行電化學(xué)溶解，然后取出蒸發(fā)蓋板并撕下透明膠帶進行干燥，得到所述蒸發(fā)蓋板凹臺內(nèi)側(cè)底面的親水性薄層； 所述疏水薄層的制備過程為: 將銅粉置于所述冷凝蓋板除凸臺外的位置上加熱氧化，向氧化后的銅粉中加入硝酸銀溶液，在冷凝蓋板中加入正十二烷基硫醇，然后清洗冷凝蓋板表面，加熱烘干壓制后，得到具有銅基微結(jié)構(gòu)疏水薄層的冷凝蓋板。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述多孔毛細結(jié)構(gòu)吸液芯的制備過程具體為: 制作與所述蒸發(fā)蓋板凹臺相匹配的模具； 將所述模具置于蒸發(fā)蓋板的凹臺中，使所述模具與蒸發(fā)蓋板之間存在縫隙，向所述縫隙中加入銅粉、鋁粉、鎳粉或碳納米粉，然后將蒸發(fā)蓋板在真空氣氛燒結(jié)爐中燒結(jié)，取下模具。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述凸臺的制作過程具體為: 利用熱分析和結(jié)構(gòu)分析仿真軟件對凸臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)、位置和數(shù)量進行優(yōu)化設(shè)計； 按照仿真結(jié)果得到凸臺結(jié)構(gòu)，根據(jù)凸臺的結(jié)構(gòu)制造相應(yīng)的成形刀具； 根據(jù)仿真結(jié)果確定的凸臺位置，利用點壓成形的方法，使用上述成形刀具逐個位置頂壓冷凝蓋板，形成沿頂壓方向的凸起，然后對凸臺的根部、下端面和側(cè)面進行圓角處理。
【文檔編號】F28D15/04GK106091765SQ201610424480
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201610424480.3, CN 106091765 A, CN 106091765A, CN 201610424480, CN-A-106091765, CN106091765 A, CN106091765A, CN201610424480, CN201610424480.3
【發(fā)明人】王長宏, 鄭煥培, 林濤
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué)