多尺度微細(xì)結(jié)構(gòu)表面改善環(huán)路熱管性能的研究.pdf

1、隨著近幾年高熱流密度高功率儀器的發(fā)展，熱流密度高、體積小、高溫失效率高等問題阻礙著高功率電子元件的發(fā)展，從而熱能的高效輸運(yùn)越來越受到人們的重視，熱管理問題已成為大功率、高熱流密度LED技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。
　　傳統(tǒng)的主動式散熱不僅體積龐大無法適應(yīng)小空間的密集型高精尖設(shè)備，其額外消耗的能源也違背了高效環(huán)保節(jié)能的理念。然而被動式兩相換熱裝置，由于其汽化潛熱作用的發(fā)揮，其高效性能也在很多方面得到了廣泛的應(yīng)用，成為有效解決這一問題的

2、發(fā)展方向之一。但同樣面臨著更加高效、更加高要求的挑戰(zhàn)。
　　本文在此背景下，選擇多尺度微細(xì)結(jié)構(gòu)表面加強(qiáng)環(huán)路熱管散熱做為研究方向，探索如何加強(qiáng)環(huán)路熱管換熱效果，主要針對換熱表面進(jìn)行強(qiáng)化換熱的特性改善熱管效率，以應(yīng)用于大功率LED散熱。
　　多尺度微細(xì)結(jié)構(gòu)表面不但增加了汽化核心數(shù)目，同時也提供了毛細(xì)吸力進(jìn)行液體補(bǔ)充，兩者共同作用下將會維持受熱面的換熱平衡，并根據(jù)換熱量大小進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)。在真空氣氛爐中，我們使用80目、170

3、目、300目的銅粉和150目、300目、1000目的鎳粉在刻有溝槽的石墨上進(jìn)行燒結(jié)，80目的銅粉經(jīng)過90～120分鐘1000℃的燒結(jié)，其表面兼具宏觀溝槽和微觀孔隙，具有良好毛細(xì)力及結(jié)實(shí)的燒結(jié)頸，是后續(xù)實(shí)驗(yàn)的最佳選擇。
　　燒結(jié)的多尺度微細(xì)結(jié)構(gòu)表面不但具有自身獨(dú)特的毛細(xì)孔隙、多尺度級別的孔隙范圍，更可以根據(jù)石墨板模型的溝槽控制宏觀距離，使納米、微米級別的多孔結(jié)構(gòu)兼具了狹縫一類毫米級別的特征。在丙酮為工質(zhì)的池沸騰實(shí)驗(yàn)中，分別恒定池溫為

4、38℃、48℃和55℃，比較了6種表面的換熱效果。結(jié)果表明燒結(jié)的具有宏觀溝槽的多尺度微細(xì)結(jié)構(gòu)表面能夠有效地提高換熱效果，延緩CHF的到來。
　　另外，我們使用商業(yè)化的泡沫金屬進(jìn)行壓縮，制備較為易得的多尺度微細(xì)結(jié)構(gòu)表面，并設(shè)計新型環(huán)路熱管，測試其散熱性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新型環(huán)路熱管運(yùn)行良好，但受充液比和放置角度影響較大。充液比的增加會增大最大熱阻出現(xiàn)的功率，并增大增高大功率穩(wěn)定適應(yīng)范圍。該環(huán)路熱管在270°，加熱功率為60W時，表面最高