[實用新型]一種仿生均熱板吸液芯

有效

• 申請號: 201320633863.3
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN203518738U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 劉旺玉;彭毅;陳偉;田玉福;黃家樂
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及一種仿生均熱板吸液芯結構，有效地克服了流阻大、傳輸慢、局部微通道堵塞、均溫性低、強度低等現有均熱板吸液芯技術存在的缺陷，能夠高效地解決電子器件局部散熱問題。

背景技術

隨著電子技術的發展，電路集成技術不斷地推動著電子產品日益精密化。與此同時，高度集成的電子器件造成熱流密度的急劇增加，散熱已經成為電子技術發展中不可逾越的瓶頸問題。均熱板作為一種高效的傳熱裝置已廣泛運用于電子設備散熱當中。吸液芯作為均熱板的核心結構，對均熱板的傳熱性能起著至關重要的作用。

由于均熱板采用了面傳熱的方式，相比于傳統的熱管散熱，效率更高，已廣泛應用于電子器件的散熱當中。均熱板與傳統的熱管相比，工作原理相同。其主要有蒸發端、冷凝端、吸液芯、工質組成。其工作原理為：電子器件將熱傳遞到均熱板蒸發端基板，基板再將熱傳遞到工質，工質受熱后蒸發，并到達冷凝端凝結成液體放出熱量。液態工質在吸液芯毛細壓力的作用下回流至蒸發端形成一個循環，如此反復。為了使工質能在較低的溫度下產生凝結，所以均熱板內需要抽真空。

吸液芯作為均熱板最重要部件，已發展成各種形式。其結構主要包括燒結多孔型、溝槽型、絲網型和纖維型吸液芯結構。溝槽型吸液芯具有很大的滲透率，但是毛細吸力最小；燒結多孔型剛好與溝槽型吸液芯性能相反；絲網和纖維型吸液芯處于兩者之間，但是占用相對較大的空間。

均熱板的傳熱性能主要取決于吸液芯結構，而吸液芯的滲透率和毛細吸力又是一對矛盾的關系。同時，日益精細化的電子設備對均熱板的空間尺寸要求越來越嚴苛。同時，均熱板由于高度方向厚度較小，而且隨著電子技術的發展，要求均熱板越來越薄，因此均熱板的壁殼會變得更薄以增加均熱板空腔的體積，但是這會造成均熱板強度降低，在抽真空后會造成均熱板變形或產生塌陷。因此為了增加強度，在均熱板中增加了支撐柱，但支撐柱的增加會極大地減小蒸發面積，同時會造成均熱板腔內流場的變化，不利于散熱效率的提高。

植物葉片經過億萬年的發展進化，已經形成了一種優化的工質輸運體系。研究發現植物葉脈的中軸對稱結構具有最短的運輸路徑。基于植物葉脈多邊形分形結構具有防止葉脈堵塞或斷裂而對植物葉片造成毀滅性的損害。基于植物葉片的葉脈及葉肉組織結構能夠將營養物質快速從點運輸到植物葉片的各個部位，該組織結構具有最短的運輸路徑。

受此啟發，本實用新型提供了一種基于植物葉片組織結構仿生均熱板吸液芯。該吸液芯充分考慮了現階段已有均熱板技術存在的不足，并汲取了植物葉片高效運輸系統結構，設計了一種新型的仿生均熱板吸液芯結構。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種毛細壓力大、流動阻力小、均溫性好、散熱性能高、避免局部出現干涸以及堵塞的新型仿植物葉片優化運輸結構的吸液芯結構。

本實用新型通過以下技術方案來實現：

一種仿生均熱板吸液芯，包括用于容納液態工質的中央冷凝區、主運輸通道、支撐柱、連接通道、環形凸緣、冷凝基板、微細通道，所述冷凝基板上設置有凸臺區域，所述中央冷凝區呈槽狀設置于冷凝基板的凸臺區域中部，該中央冷凝區形成蓄液池，搜集冷凝后的液態工質向主運輸通道內運輸。

所述主運輸通道與中央冷凝區相連通且以中央冷凝區為共同出發點朝冷凝基板的邊緣呈二叉樹狀結構的葉脈狀均勻輻射地分布在冷凝基板上，所述的主運輸通道之間通過連接通道橫向連接，使所有主運輸通道形成相互貫通的網絡通道，在相鄰主運輸通道所圍成的多邊形凸臺區域上加工有微細通道，各微細通道之間形成用于對均熱板起到支撐、增加均熱板強度的立方體支撐柱，所述冷凝基板的邊緣設置有凸緣以與蒸發端焊接形成完整的均熱板整體結構。

通過在冷凝基板上加工出基于植物葉脈分形結構與分型尺寸的主運輸通道，且每一主運輸通道由中心向外輻射，形成冷凝工質流動的主要通道。冷凝基板中部開有圓形凹槽，形成冷凝端的中央冷凝區。工質在中央冷凝區1冷凝后在毛細壓力的作用下迅速進入主運輸通道，并在主運輸通道內由中心向外流動。由于主運輸通道2尺度相對較大，工質流動較快，且該形式的主運輸通道布置有利于吸液芯整體流動阻力的減小。

每一向外輻射的主運輸通道通過連接通道相連，當發生堵塞、局部干涸等意外情況時，將會由相鄰主運輸通道的工質在毛細壓力驅動下進行補充，由此增加了均熱板適應不同功率環境的能力。同時由于主運輸通道在連接通道的連接作用下，相互連通形成封閉循環的回路結構，大大增強了均熱板的均溫性和使用性能。