无源热管理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种包括热管理装置，包括用于与热源(SC)接触的第一面(4)和与第一面相对的用于与冷源(SF)接触第二面(6)，填充有固/液相变材料(10)的至少一个单元网状结构(8)被安置在第一面(4)和第二面(6)之间的凹处中，其中，单元包括由碳纳米管形成的壁，其中，所述纳米管大致从第一面(4)延伸到第二面(6)，从而将第一面(2)热连接到第二面(4)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无源热管理装置
本专利技术涉及一种无源热管理装置，该装置可用于例如冷却电子元件。
技术介绍
越来越多的功能被限制在电子系统中。与此同时，寻求降低这些元件的尺寸。这种趋势导致元件的每单位容积(或质量)的热耗散增加。 传统的冷却方式，诸如空气对流，无论是自然的还是强制的，都不足以使此热量疏散。 当热通量相对较高且负载持续时间相对较短时，除较大量的热量待疏散之外，也造成了在瞬变状态模式中的疏散热问题。 已经设想将微通道集成在与外部有源传热流体循环系统相关联的元件内。这种技术在限制接触处的热阻的同时在排热上是相对比较有效的。外部有源系统例如由微型泵形成。这种技术产生了相当笨重的产品；此外，随着时间的推移可能会造成可靠性问题，并且需要维护。 除了非常有效的对流冷却之外，使用冷冻液具有在相变期间使用汽化潜热的优点。使用冷冻液在保持表面温度相对较低且均匀的同时产生更大的热功率耗散。例如，对于在85°C下的芯片结点，在碳氟化合物FC72型的传热流体的池沸腾能够使得约50W/cm2的热通量得以耗散，而对于同等尺寸的空气冷却散热器仅能够耗散0.1ff/cm2的额定功率。然而，相变的散热仍然受高热负载所限制。事实上，沸腾或蒸发的最大耗散阈值取决于传热流体的热物理特性、流体动力学的两相流态以及表面能量情况，并且仍然受临界热通量所限制，从而导致表面的不可逆干燥，并且导致通过此表面的传热自发回落。 文件US 2006/0231970描述了一种用于安置在热源和散热装置之间的热界面材料。该材料包括浸入由相变材料诸如石蜡制成的基质中的碳纳米管。碳纳米管以离散方式沿着热源和散热装置之间纵向延伸。纳米管的端部从热界面材料的表面突出，并且与热源和散热装置接触，从而在热源和散热装置之间形成导热路径。该热源和散热装置之间的传热主要通过碳纳米管进行。当相变材料在热源所发出的热量的影响下从固态变为液态时，这种材料填充了在热源和散热装置之间的空间，并且在热源和散热装置之间提供了热界面。 热界面材料的厚度为约一微米，以提供一定的柔韧性。在标称状态(nominalregime)下，即，当热通量相对较低且负载持续时间相对较长时，这种材料允许有效地疏散热量。然而，在瞬变状态下，当热通量相对较高且负载持续时间相对较短时，这种材料不再允许进行有效的热管理。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种有效的无源热管理装置(passive thermalmanagement device)以在标称状态和瞬变状态下疏散热量。 本专利技术的目的通过一种热管理装置而得以实现，该热管理装置包括单元，所述单元含有固/液相变材料，其中，所述单元的壁由碳纳米管形成，且纳米管在热源和散热器之间形成了热短路。 由于其非常令人满意的导热率，纳米管在标称状态下通过传导使热量疏散。在瞬变状态下，相变材料通过从固态变为液态来暂时吸收热量。所述单元的尺寸优选相对较小，以便所述单元的碳纳米管壁能够使热量以可控且预定的方式分布在相变材料内。 因此，在标称状态下，热量主要通过纳米管以传导进行疏散；并且，在瞬变状态下，热量主要通过相变而得以储存，然后通过纳米管以传导进行疏散。 在非常有利的方式中，纳米管以所述单元的壁由致密材料制成的方式彼此接触，从而在横向方向上提供了改进的导热率，并且为相变材料提供了更大的可用容积。 本专利技术的一个主题则是一种热管理装置，所述热管理装置包括用于与热源(SC)接触的第一面以及与第一面相对的用于与冷源(SF)接触第二面，填充有固/液相变材料的至少一个单元网状结构被安置在第一面(4)和第二面(6)之间，所述单元包括由碳纳米管形成的壁，所述纳米管大致从第一面延伸到第二面，从而将第一面热连接到第二面。 所述单元的壁优选形成连续的横向隔板。 所述单元的壁非常有利地由以形成致密材料的方式接触的碳纳米管形成。 每个单元的横向尺寸优选小于或等于熔体前沿距离，其中，所述熔体前沿距离为约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管理装置，包括用于与热源(SC)接触的第一面(4)以及与所述第一面相对的用于与冷源(SF)接触第二面(6)，填充有固/液相变材料(10)的至少一个单元网状结构(8)被安置在所述第一面(4)和所述第二面(6)之间，所述单元包括由碳纳米管形成的壁，所述纳米管大致从所述第一面(4)延伸到所述第二面(6)，从而将所述第一面(2)热连接到所述第二面(4)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.10 FR 12502401.一种热管理装置，包括用于与热源(SC)接触的第一面(4)以及与所述第一面相对的用于与冷源(SF)接触第二面(6)，填充有固/液相变材料(10)的至少一个单元网状结构(8)被安置在所述第一面(4)和所述第二面(6)之间，所述单元包括由碳纳米管形成的壁，所述纳米管大致从所述第一面(4)延伸到所述第二面(6)，从而将所述第一面(2)热连接到所述第二面(4)。2.根据权利要求1所述的热管理装置，其中，所述单元的壁形成了连续的横向隔板。3.根据权利要求1或2所述的热管理装置，其中，所述单元的壁由以形成致密材料的方式接触的碳纳米管形成。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的热管理装置，其中，每个单元的横向尺寸小于 或等于熔体前沿距离，其中，所述熔体前沿距离为约其中，k是相变材料的导热 系数，L是相变材料熔化的潜热，△ T是热过载期间的单元壁温度与相变材料的相变温度之间的温度差，t是时间。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的热管理装置，所述热管理装置包括:具有至少一个腔体(16)的支撑体(14)和密封所述腔体(18)的盖罩(18)，其中，所述腔体(18)包括填充有相变材料(10)的由碳纳米管制成的单元网状结构(8)。6.根据权利要求5所述的热管理装置，所述热管理装置包括插入所述盖罩(18)和所述单元网状结构(8)之间或者插入所述腔体(16)的底部和所述单元网状结构(8)之间的延性导热材料。7.根据前述权利要求所述的热管理装置，其中，所述单元网状结构(8)固定于所述盖罩(18)ο8.根据权利要求5所述的热管理装置，其中，所述单元网状结构(8)固定于所述腔体(16)的底部。9.根据权利要求5至8中任意一项所述的热管理装置，所述热管理装置包括若干腔体(16)。10.根据权利要求5至9中任意一项所述的热管理装置，其中，所述腔体(16)的面积介于 1000 μ m2 和 1cm2 之间。11.根据权利要求5至...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰罗姆·加文莱特，让·第戎，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR