[发明专利]一种采用仿角蜥蜴-红瓶子草联合结构吸液芯的超薄平板热管及其加工方法

说明书

本发明公开了一种采用仿角蜥蜴‑红瓶子草联合结构吸液芯的超薄平板热管及其加工方法，平板热管包括上板和下板；上板和下板均加工有平行沟道阵列和正交沟道阵列，两区域相接；平行沟道阵列和正交沟道阵列的沟道均为截面呈等腰梯形的仿角蜥蜴皮肤毛细结构；平行沟道阵列和正交沟道阵列的沟道底面加工有若干微米V形次级沟道，形成仿红瓶子草绒毛结构；平行沟道阵列、正交沟道阵列、微米V形次级沟道的各沟道表面均加工有由纳米团簇构成的超亲液纳米结构；上板和下板加工有沟道一面正对焊接制成超薄平板热管。本发明通过沟道几何拓扑、表面微纳结构和超浸润性联合仿生设计，综合优化了平板热管毛细驱动力、毛细阻力、以及冷凝和沸腾传热过程。

技术领域

本发明属于表面技术和传热传质领域，涉及一种平板热管，尤其涉及一种采用仿角蜥蜴-红瓶子草联合结构吸液芯的超薄平板热管及其制备方法。

背景技术

平板热管利用液态工质热端沸腾吸热和冷端冷凝放热传递热量，具有导热系数高、散热均匀性好、结构简单且无需外部动力等优点，因此在高热流密度微电子器件、燃料电池等新能源装备散热方面具有极大的应用前景。

平板热管内腔表面加工有微米级结构(吸液芯)，其作用是产生毛细力、提供工质核态沸腾位点，平板热管吸液芯决定平板热管性能。目前，国内外研究学者已开发出多种吸液芯结构，包括网状、沟槽式、粉末/纤维烧结式、复合式等。例如，光州科学技术院利用飞秒激光在铜片加工出扇形沟槽阵列结构吸液芯，利用该吸液芯加工的平板热管导热功率可达13W，并可抗重力工作(Journal of Micromechanics and Microengineering,2008,18:105013)。大连理工大学在铜基底加工具有微柱阵列的微沟道作为热管吸液芯，研究结果发现该结构吸液芯具有亲液性，且毛细爬升和传热性能优越(International Journal ofHeat and Mass Transfer, 2020,153:119581)。日本藤仓电子有限公司将直径0.05-0.10mm铜丝烧结在扁平化铜管中，制成一种中心纤维吸液芯平板热管，中心纤维吸液芯两侧具有充足蒸汽流动空间，对提高热管导热水平至关重要(Heat and Mass Transfer,2017,53: 3241-3247)。

综上可见，国内外研究学者已开发出多种吸液芯结构，但如何进一步设计、优化平板热管沸腾端和冷凝端吸液芯几何拓扑、表面微纳结构和超浸润性，仍是实现高性能平板热管设计和制造的关键。

发明内容

本发明提供一种采用仿角蜥蜴-红瓶子草联合结构吸液芯的超薄平板热管及其制备方法，以克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种采用仿角蜥蜴-红瓶子草联合结构吸液芯的超薄平板热管，具有这样的特征：包括上板和下板；

所述上板和下板均加工有平行沟道阵列和正交沟道阵列；其中，平行沟道阵列是指若干相互平行设置的沟道组成的阵列结构，正交沟道阵列是指由若干相互垂直相交的沟道组成的阵列结构；

平行沟道阵列与正交沟道阵列两区域相接，且平行沟道阵列中沟道的设置方向与正交沟道阵列中其中一个方向的沟道设置方向一致，即在正交沟道阵列的两个相互垂直的沟道设置方向中，平行沟道阵列中沟道与其中一个方向相一致；

平行沟道阵列和正交沟道阵列的沟道均为截面呈等腰梯形(燕尾形)的仿角蜥蜴皮肤毛细结构；

平行沟道阵列和正交沟道阵列的沟道底面加工有若干截面呈V形且与所在沟道设置方向相同的微米V形次级沟道，形成仿红瓶子草绒毛结构；

平行沟道阵列、正交沟道阵列、微米V形次级沟道的各沟道表面均加工有由纳米团簇构成的超亲液纳米结构；纳米团簇指由若干纳米尺度的管线构成的团簇结构；

上板和下板加工有沟道一面正对焊接，且相同沟道阵列类型的位置相对设置，依次通过抽真空、充工质、除气、密封制成超薄平板热管，所述工质为水、丙酮、乙醇、钠或钾，平行沟道阵列为平板热管的冷凝端吸液芯，正交沟道阵列为平板热管的沸腾端吸液芯。