基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，包括冷源板、热源板和控制所述液体工质弹跳的电控组件，冷源板的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微结构，冷面设有超疏水层；所述热源板的热面设有超亲水层，使得热面与冷面之间形成内部空腔，内部空腔充有用于相变换热的液体工质；所述电控组件分别与所述冷源板和所述热源板电连接，所述冷源板和所述热源板之间形成控制所述液体工质弹跳的电场。本实用新型专利技术的热晶体管具有很高的导热效率且热晶体管的热导率可进行原位、快速、连续、大范围的调节。的调节。的调节。

【技术实现步骤摘要】
基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管


[0001]本技术涉及热晶体管
，尤其是涉及一种基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管。

技术介绍

[0002]热二极管可以实现热流的单向导通，在热管理系统、能源系统、微电子和空间探索领域具有广阔应用。其中，基于相变的热二极管具有最佳的开关比和最强的热整流能力。但是，现有的基于相变的热二极管很难实现正向热导率的原位、快速、连续、大范围调节，除非将热二极管手动反向，否则无法调节正向热导率，这意味着热二极管缺少开关能力，大大限制了其应用场景。

技术实现思路

[0003]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，具有很高的热导率，并且导热率可原位、快速、连续调节，调节范围大，能进行极低热阻到截断范围调节，具有开关控制的作用。
[0004]根据本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，包括：
[0005]冷源板，所述冷源板的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微结构，所述冷面设有超疏水层；
[0006]热源板，所述热源板的热面设有超亲水层，所述热面与所述冷面之间形成内部空腔，所述内部空腔充有用于相变换热的液体工质；以及
[0007]控制所述液体工质弹跳的电控组件，所述电控组件分别与所述冷源板和所述热源板电连接，所述冷源板和所述热源板之间形成控制所述液体工质弹跳的电场。
[0008]根据本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，一方面，相较而言，由于现有的超疏水表面的冷凝液滴弹跳成功率和速度都较低，因此冷凝液滴并不能全部脱离表面，残留的大液滴会显著恶化冷凝面的换热效率，导热效率低。而本技术通过在冷源板的冷面设置微米尺度的薄壁凹坑微结构且覆盖超疏水层，利用强化弹跳原理，冷凝液滴成长到与凹坑适配的大小时，将会发生95％～100％概率的融合弹跳，冷面上不会出现大液滴，并且能量转化效率得到大大提高，弹跳速度可达2m/s～4m/s(在未加电场的情况下)，从而使冷凝液滴递送环节大大加快，由此，本技术的热晶体管具有很高的导热效率；另一方面，由于冷源板和热源板上分别与电控组件连接，这样可以快速连续调节内部空腔内电场的大小和方向，从而可以控制弹跳的带正电的冷凝液滴的运动速度和方向，实现对本技术热晶体管的导热率进行原位、快速、连续调节，调节范围大，能进行极低热阻到截断范围调节，具有开关控制的作用，可以适应不同的热源和冷源功率，应用范围更广。
[0009]根据本技术的一些实施例，所述第一电极和所述第二电极分别设于所述冷源板和所述热源板的内部或一侧。
[0010]根据本技术的一些实施例，所述第一电极和所述第二电极的极性相反。
[0011]根据本技术的一些实施例，所述电控组件还包括控制件，所述控制件分别与所述第一电极和所述第二电极相连接并切换所述第一电极和第二电极之间电压的方向和大小。
[0012]根据本技术的一些实施例，所述薄壁凹坑微结构的单个凹坑的形状相同或不同，所述薄壁凹坑微结构的单个凹坑的大小相同或不同。
[0013]根据本技术的一些实施例，所述冷源板和所述热源板的外缘通过热绝缘密封件密封连接。
[0014]根据本技术的一些实施例，所述热绝缘密封件为特氟龙热绝缘密封件。
[0015]根据本技术的一些实施例，所述超疏水层为氧化铜层和/或Glaco涂层。
[0016]根据本技术的一些实施例，所述超亲水层为吸液芯。
[0017]根据本技术的一些实施例，所述内部空腔充有用于相变换热的纯工质。
[0018]本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0019]本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0020]图1为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的结构示意图。
[0021]图2a为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管处于导通状态时冷凝液滴运动示意图。
[0022]图2b本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管处于截止状态时冷凝液滴运动示意图。
[0023]图3a为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的冷源板的薄壁凹坑微结构中冷凝液滴生长的示意图。
[0024]图3b为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的冷源板的薄壁凹坑微结构中冷凝液滴融合的示意图。
[0025]图3c为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的冷源板的薄壁凹坑微结构中融合后的冷凝液滴强化弹跳的示意图。
[0026]图4a为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的冷源板的栅格微结构的示意图，该栅格微结构的各单个栅格的形状为正方形。
[0027]图4b为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的冷源板的栅格微结构的示意图，该栅格微结构的各单个栅格的形状为正六边形。
[0028]图4c为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的冷源板的栅格微结构的示意图，该栅格微结构的各单个栅格的形状为正三角形。
[0029]图5a为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的冷源板的栅格微结构的立体示意图，该栅格微结构的各单个栅格的形状为正方形。
[0030]图5b为图5a的俯视图。
[0031]图5c为图5b的A
‑
A处的剖视图。
[0032]图6至图8均为本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管的冷源板的薄壁凹坑微结构(格栅微结构)与传统超疏水表面的对比实验的效果视图。
[0033]附图标记：
[0034]基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000
[0035]冷源I 热源II 冷源板1 薄壁凹坑微结构101 侧壁厚度D 高度H 宽度W 多个侧壁相交处G 毛细驱动力F 热源板2 超亲水层201 吸液芯2011热绝缘密封件3 内部空腔4 液体工质5 电控组件6 第一电极601第二电极602 热流方向L 导通状态A 截止状态B
具体实施方式
[0036]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0037]下面结合图1至图8来描述本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000。
[0038]如图1至图5c所示，根据本技术实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000包括冷源板1、热源板2和控制液体工质5弹跳的电控组件6。其中，冷源板1的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，其特征在于，冷源板，所述冷源板的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微结构，所述冷面设有超疏水层；热源板，所述热源板的热面设有超亲水层，所述热面与所述冷面之间形成内部空腔，所述内部空腔充有用于相变换热的液体工质；以及控制所述液体工质弹跳的电控组件，所述电控组件分别与所述冷源板和所述热源板电连接，所述冷源板和所述热源板之间形成控制所述液体工质弹跳的电场。2.根据权利要求1所述的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，其特征在于，第一电极和第二电极分别设于所述冷源板和所述热源板的内部或一侧。3.根据权利要求2所述的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的极性相反。4.根据权利要求2所述的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，其特征在于，所述电控组件还包括控制件，所述控制件分别与所述第一电极和所述第二电极相连接并切换所述第一电极和第二电极之间电压的方向和大小。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晨，侯慧敏，袁志平，郑泉水，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：