一种具有石墨吸液芯的平面超导热管及其制备方法技术

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，本发明专利技术导热能力优异、大幅减少重量与成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传热用热管，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。
技术介绍
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。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COB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。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术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。为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案。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。作为上述方案的进一步说明，所述吸液芯呈泡沫状。作为上述方案的进一步说明，所述壳体采用纯铜皮制成。作为上述方案的进一步说明，所述壳体的壁厚为0.5mm-1mm。作为上述方案的进一步说明，所述壳体的厚度在3mm-50mm之间。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。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10-1Pa。本专利技术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℃下均温烧结不少于3小时。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。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。相对于现有技术，本专利技术的优点在于：一、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。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。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。附图说明图1所示为本专利技术提供的平面超导热管结构示意图。附图标记说明：1：壳体，2：吸液芯，3：蒸汽腔。具体实施方式为方便本领域普通技术人员更好地理解本专利技术的实质，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细阐述。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。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0.5mm-1mm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10-1Pa。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。具体制备上述平面超导热管时，包括以下步骤：1)选取膨胀体积达200-300倍的高膨胀石墨粉。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。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。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。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℃下均温烧结不少于3小时。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。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：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。对比实验以现有的铝外壳、铜粉吸液芯产品为对比。实验条件：选取20×50mm的平板热管，在热管的一端以2×2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从上表可以看出，利用本专利技术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℃左右。比传统的铝外壳、铜粉吸液芯产品低10℃左右，散热性能提升显著。以上具体实施方式对本专利技术的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本专利技术的保护范围进行限制。显而易见地，在本专利技术实质的启示下，本
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专利技术的权利要求保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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
0.5mm-1mm。
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱惠冲，
申请(专利权)人：朱惠冲，
类型：发明
国别省市：广东;44