一种毛细芯结构及其制备方法与流程

本发明涉及平板热管制造技术领域，特别涉及一种抗震动性强的多孔沟槽毛细芯结构及制备方法。

背景技术：

随着电子技术的发展，热管成为解决高密度热流电子器件热控制问题的主要手段，具有导热率高、均温性好、传输距离较长、寿命高等优点。热管毛细芯结构为热管中冷凝工质回流提供主要动力，同时为工质的沸腾提供更大的传热面积和更多的沸腾核心位点，对热管优异的传热性能具有相当重要的意义。随着电子元件的尺寸在不断减小，工作频率越来越高，集成化程度的不断增加，平板热管成为解决有限空间内电子器件散热问题的关键技术，且被应用于轨道交通、航天航空等特殊领域。

对于平板热管，常用的毛细芯结构主要形式有沟槽、丝网和粉末烧结。而在轨道交通、航天航空等特殊领域，对平板热管毛细芯结构提出更高的技术要求，在具备优异的传热性能的条件下更应具备较好的抗震动性能。在常用的毛细芯结构中，由粉末或丝网烧结而成的毛细芯结构易因震动而松动或脱落，松动会增大壁面与毛细芯的接触热阻，脱落会完全丧失毛细性能，导致热管完全失效，因此，直接成形在壁面上的沟槽毛细芯结构成为适用于轨道交通、航天航空等特殊领域的平板热管的主流结构。然而，与其它毛细芯结构相比较，传统的沟槽毛细芯结构通常因表面较为光滑，而存在毛细性能差，汽化核心位点少等缺点，导致高热流密度下蒸发段容易蒸干，换热系数较低，整体热阻较大，热管的传热功率较低等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种毛细芯结构及其制备方法，此结构及方法可实现多孔结构在沟槽表面的直接成形，具有增强毛细吸力、强化蒸发换热和较强的抗震动性等优点。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种毛细芯结构制备方法，包括如下步骤：

s1、在金属基板表面加工出平行排列的沟槽结构；

s2、利用随超声波振动的液体空蚀沟槽表面，形成随机分布的微孔结构。

优选的，步骤s1中，通过机械加工方法加工沟槽结构。

更进一步的，所述机械加工的方法为铣削或线切割或犁切或挤压成型。

优选的，步骤s2中，将加工完成的金属基板固定在盛有液体的容器底部，沟槽结构朝上且液面高于沟槽顶面，通过数控平台调节超声波探头与沟槽顶部的间隙，启动超声波探头以一定频率和振幅振动，控制超声波探头沿沟槽方向缓慢移动，在沟槽表面空蚀出随机分布的微孔结构。

更进一步的，所述液体液面与沟槽顶面的距离为＞10mm，以保证超声探头浸没在液体中。

更进一步的，所述超声波探头与沟槽顶部的间隙为0.3-0.7mm。

更进一步的，所述振动频率为20khz或25khz。

更进一步的，所述振幅为50-150μm。

更进一步的，所述缓慢移动的平均速度为0.7-1.8mm/min。

一种毛细芯结构，包括金属基板及基板上平行排列的沟槽结构，沟槽结构的表面上成形有无数随机分布的微孔，多孔结构既提升毛细吸力也增加表面的汽化核心位点。

优选地，所述金属基板的材料为紫铜或铝。

优选地，所述槽深为0.3-0.7mm，槽宽为0.2-0.5mm，槽间距为0.3-0.7mm。

优选地，所述沟槽表面的微孔的当量直径为10-30μm。

与现有技术相比，本发明有如下优点和效果：

1、本发明的毛细芯结构在沟槽上形成无数的随机分布的微孔，可增强沟槽对工质的毛细吸力，促进冷凝工质在沟槽内的快速回流。

2、本发明的沟槽表面成形微米多孔结构可显著增加蒸发段汽化核心数目，具有增强薄膜蒸发和核态沸腾作用。

3、本发明的毛细芯结构的制备方法简单高效，多孔结构在沟槽的表面直接成形，不易因震动而松动或脱落，抗震性好且性能可靠。

附图说明

图1为本发明毛细芯结构的结构示意图。

图2为本发明毛细芯结构的截面示意图。

图3为本发明实施例毛细芯结构的加工装置示意图。

其中：1-紫铜基板；2-沟槽结构；3-微孔；4-超声波换能器；5-夹具；6-超声波探头；7-装纯净水的容器；8-数控平台。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施例，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1-2所示，一种毛细芯结构，包括紫铜基板1，紫铜基板上设置有平行排列的沟槽结构2，沟槽结构的表面上成形有无数随机分布的微孔3。槽深为0.3mm，槽宽为0.2mm，槽间距为0.5mm，沟槽表面微孔的当量直径为10-30μm。

本发明使沟槽也具有多孔结构，而且这种多孔是直接形成在沟槽表面的，与烧结相比抗震动性更强，而与纯沟槽相比毛细性能更强。

上述毛细芯结构的制造方法，包括如下步骤：

s1、使用线切割的方法在紫铜基板表面加工出平行排列的沟槽结构，并清洗烘干；

s2、将加工完成的紫铜基板固定在装纯净水的容器7底部，沟槽结构朝上且纯净水液面高于沟槽顶面，纯净水液面与沟槽顶面的距离为15mm；

s3、通过数控平台8调节超声波探头与沟槽顶部的间隙为0.3mm，启动超声波换能器4的超声波探头6以20khz的频率和50μm的振幅振动，控制超声波探头沿沟槽方向以1.8mm/min的平均速度缓慢移动，在沟槽表面空蚀出随机分布的微孔结构。

实施例2

一种多孔沟槽毛细芯结构，包括一铝基板，铝基板上设置有平行排列的沟槽结构，沟槽结构的表面上成形有无数随机分布的微孔。槽深为0.7mm，槽宽为0.5mm，槽间距为0.7mm，沟槽表面微孔的当量直径为10-30μm。

上述多孔沟槽毛细芯结构的制造方法，包括如下步骤：

s1、使用铣削加工的方法在铝基板表面加工出平行排列的沟槽结构，并清洗烘干；

s2、将加工完成的铝基板固定在装纯净水的容器底部，沟槽结构朝上且纯净水液面高于沟槽顶面，纯净水液面与沟槽顶面的距离为15mm；

s3、通过数控平台调节超声波探头与沟槽顶部的间隙为0.5mm，启动超声波探头以20khz的频率和150μm的振幅振动，控制超声波探头沿沟槽方向以0.7mm/min的平均速度缓慢移动，在沟槽表面空蚀出随机分布的微孔结构。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种毛细芯结构制备方法，包括步骤：在金属基板表面加工出平行排列的沟槽结构；利用随超声波振动的液体空蚀沟槽表面，形成随机分布的微孔结构。本发明还公开了一种毛细芯结构，包括金属基板及基板上平行排列的沟槽结构，沟槽结构的表面上成形有无数随机分布的微孔。本发明的毛细芯结构直接成形在沟槽表面，可有效增强对工质的毛细吸力，增加润湿面积，提供更多的汽化核心位点，且结构具备优异的抗冲击性能。应用于平板热管可促使冷凝工质的快速回流和再次沸腾，增强平板热管的传热性能和震动工况下的稳定性。

技术研发人员：钟桂生;汤勇;丁鑫锐;李宗涛;陈恭;范东强;聂聪
受保护的技术使用者：华南理工大学;华南理工大学珠海现代产业创新研究院
技术研发日：2018.11.27
技术公布日：2019.03.01