基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管

1.本实用新型涉及热晶体管技术领域，尤其是涉及一种基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管。


背景技术：

2.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。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型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。
4.根据本实用新型实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管，包括：
5.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；
6.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
7.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。
8.根据本实用新型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。而本实用新型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，本实用新型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，实现对本实用新型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。
9.根据本实用新型的一些实施例，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。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述第一电极和所述第二电极的极性相反。
11.根据本实用新型的一些实施例，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。
12.根据本实用新型的一些实施例，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。
13.根据本实用新型的一些实施例，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。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述热绝缘密封件为特氟龙热绝缘密封件。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述超疏水层为氧化铜层和/或glaco涂层。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述超亲水层为吸液芯。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述内部空腔充有用于相变换热的纯工质。
18.本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.本实用新型的上述和/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：
20.图1为本实用新型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。
21.图2a为本实用新型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。
22.图2b本实用新型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。
23.图3a为本实用新型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。
24.图3b为本实用新型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。
25.图3c为本实用新型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。
26.图4a为本实用新型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。
27.图4b为本实用新型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。
28.图4c为本实用新型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。
29.图5a为本实用新型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。
30.图5b为图5a的俯视图。
31.图5c为图5b的a-a处的剖视图。
32.图6至图8均为本实用新型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。
33.附图标记：
34.基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000
35.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
36.下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
37.下面结合图1至图8来描述本实用新型实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000。
38.如图1至图5c所示，根据本实用新型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结构101，冷面设有超疏水层；热源板2的热面设有超亲水层201，热面与冷面之间形成内部空腔4，内部空腔4充有用于相变换热的液体工质5；电控组件6分别与冷源板1和热源板2电连接，冷源板1和热源板2之间形成控制液体工质5弹跳的电场。
39.具体地，冷源板1的外侧(即与冷面背对的一侧面)与冷源i接触，使得冷源板1处于低温状态，可使得高温工质蒸汽在冷面上冷凝为小液滴，释放热量。冷源板1的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微结构101，使得冷凝液滴只能生长在薄壁凹坑微结构101的各单个凹坑内而不生长在单个凹坑的侧壁顶面上。其中，“微米尺度的薄壁凹坑微结构101”中的“微米尺度”应理解为薄壁凹坑微结构101中的各单个凹坑的侧壁厚度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸均在微米尺度范围内；该薄壁凹坑微结构101中的“薄壁”指的是该薄壁凹坑微结构101中的各单个凹坑的微米尺度厚度的侧壁，也即两两相邻的凹坑之间的侧壁，将各单个凹坑的侧壁厚度d(如图5c所示)和凹坑的宽度w(如图5b)设计成特定微米尺度，可以保证各单个凹坑的侧壁顶面面积非常小，不足以让高温工质蒸汽在各单个凹坑的侧壁顶面上生长冷凝液滴，从而避免了高温工质蒸汽在各单个凹坑的侧壁顶面生长冷凝液滴，保证冷凝液滴只能成核生长在各单个凹坑内(如图1及图3a所示)，冷凝液滴生长到尺寸与凹坑尺寸相当时可以认为是已生长好的冷凝液滴(如图3a所示)，相邻两个凹坑中的已生长好的冷凝液滴发生融合(如图3b所示)，由于薄壁的存在，融合后的冷凝液滴内部流动方向将会被诱导向离面方向，并且薄壁会为液滴提供离面的毛细驱动力f，在这个毛细驱动力f的作用下，融合后的液滴将会像弓箭一样高速弹离冷面进行弹跳(如图3c所示)，或者说已生长好的冷凝液滴发生融合释放表面能推进融合后的液滴朝热面自发弹跳。
40.由于超疏水层的表面具有负的zeta电位，当冷凝液滴停留在超疏水层的表面上时，超疏水层的表面倾向于吸附水中的oh-离子，从而形成一个由oh-和h
+
构成的双电层，相邻两个凹坑中的已生长好的冷凝液滴合并弹跳脱离的时间非常短，在微秒量级，这么短的
时间间隔内，双电层还来不及还原合并就被分裂开，h
+
跟随脱离的冷凝液滴弹跳脱离，oh-仍然残余在超疏水层的表面，从而使得弹跳的冷凝液滴带正电。
41.由于该薄壁凹坑微结构101中的凹坑的宽度尺寸和高度尺寸均在微米尺度范围内，可以较好地限制薄壁凹坑微结构101内生长好的冷凝液滴的半径尺寸，将冷凝液滴的大小控制在肉眼不可见的范围内，确保冷面上不会出现大液滴(参考图6所示)；再由于冷面设有超疏水层，即超疏水层覆盖整个冷面，使得在凹坑内生成的冷凝液滴的形状接近球形，相邻两个凹坑中的已生长好的冷凝液滴发生融合后更容易脱离凹坑表面进行弹跳；由此实现了冷凝液滴在没有电场的情况下的高稳定弹跳，冷凝液滴的高稳定弹跳率达到95％～100％，弹跳速度可达2m/s～4m/s。
42.如图6至图8所示，下面通过实验数据来说明本实用新型的在没有电场的情况冷源板1的带超疏水层的薄壁凹坑微结构101表面与普通平面超疏水表面的冷凝效果。
43.如图6所示，由于本实用新型的冷源板1的带超疏水层的薄壁凹坑微结构101对液滴的强化弹跳作用，薄壁凹坑微结构101表面的冷凝液滴能够更早脱离表面，不会产生大液滴，薄壁凹坑微结构101表面的液滴半径可以被限制在20微米以下，肉眼不可见。但是普通的平面超疏水表面存在肉眼可见大液滴，液滴半径可接近或超过100微米。
44.反应冷凝效果的两个重要参数是：最大液滴半径和残留液体体积。最大液滴半径指的是某一时刻出现在这个表面上的最大的液滴的半径，残留液体体积是指某一时刻单位面积上残余液体的体积。最大液滴半径和残留液体体积都是越小越好，越小意味着具有更强的排液能力。如图7和图8所示，薄壁凹坑微结构101表面相比于传统超疏水表面有很大的改进，无论是最大液滴半径还是残留液体体积都能很快达到稳定，并保持在较低水平。这一实验结果充分体现了薄壁凹坑微结构101促进冷凝液滴弹跳脱离表面的效果。
45.热源板2的外侧(即与热面背对的一侧面)与热源ii接触，使得热源ii的热量直接传导至热源板2上，因此，热源板2处于高温状态。热源板2的热面设有超亲水层201，能够让液体工质5液体均匀铺展蒸发成高温工质蒸汽，增加液体工质5液体的蒸发面积，提高液体工质5液体蒸发成高温工质蒸汽蒸发效率，带走热量。热面与冷面之间形成内部空腔4，内部空腔4充有用于相变换热的液体工质5；工质5通过在热源板2的热面上发生相变以及在冷源板1的冷面上发生相变进行热量传导，具体地，热面超亲水层201让液体工质5均匀铺展蒸发成高温工质蒸汽，带走热量；高温工质蒸汽在冷源板1的冷面的薄壁凹坑微结构101中的各单个凹坑内变成冷凝液滴，释放热量；相邻两个凹坑中的已生长好的冷凝液滴融合后高速弹跳撞击热源板2的热面；由此形成工质5的“蒸发-冷凝-弹跳”循环过程。通过热面、冷面协同工作及工质5的循环实现热量高效稳定传递。
46.电控组件6分别与冷源板1和热源板2电连接，冷源板1和热源板2之间形成控制液体工质5弹跳的电场。具体地，电控组件6用于在内部空腔4内产生不同强度和方向的电场，这样可以调节带正电弹跳的冷凝液滴的弹跳行为。例如，本实用新型的热晶体管1000的热流方向l为热源板2的热面指向冷源板1的冷面，如图2a所示，电场方向为由冷源板1至热源板2方向(即电场方向为正向)且与热流方向l相反，此时，从冷面上弹跳的带正电的冷凝液滴的运动方向和内部空腔4内的电场方向相同，因此弹跳的冷凝液滴会受到电场驱动被加速，更加容易或更加高速地到达热源板2的热面，从而提高了液体工质5递送的速度，实现了更加高效的液体工质5换热循环过程，此时热晶体管1000为导通状态；如图2b所示，电场方
向为由热源板2至冷源板1方向(即电场方向为反向)且与热流方向l相同，此时，从冷面上弹跳的带正电的冷凝液滴的运动方向和内部空腔4内的电场方向相反，因此弹跳的冷凝液滴会受到电场阻碍，反向加速回到冷面，也就是说，冷凝液滴无法达到热面，热面因此会被蒸干，液体工质5也不再进行换热循环过程，此时热晶体管1000的导热过程完全依靠内部空腔4中的液体工质5的蒸汽进行热传导，热导率大大降低，也就是说起到了热传导截止的效果，此时热晶体管1000为截止状态。由此，本实用新型的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000可以通过电控组件6调控热源板2和冷源板1之间的电压，来调节带正电弹跳的冷凝液滴的弹跳行为，从而实现对热晶体管1000的导热率进行原位、快速、连续、大范围的调节，例如无需手动将本实用新型的热晶体管1000反向，即可将本实用新型的热晶体管1000从单向导通状态切换至截断状态，具有开关控制的作用。
47.根据本实用新型实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000，一方面，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。而本实用新型通过在冷源板1的冷面设置微米尺度的薄壁凹坑微结构101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，本实用新型的热晶体管1000具有很高的导热效率；另一方面，由于冷源板1和热源板2上分别与电控组件6连接，这样可以快速连续调节内部空腔4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，实现对本实用新型热晶体管1000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。
48.根据本实用新型的一些实施例，如图1和图2所示，电控组件6包括第一电极601和第二电极602，第一电极601和第二电极602分别设于冷源板1和热源板2的内部或一侧，这样可以方便地向冷源板1和热源板2施加合适的电压，以控制内部空腔4中的电场。
49.根据本实用新型的一些实施例，第一电极601和第二电极602的极性相反，以在内部空腔4中形成从冷源板1指向热源板2的电场，或者形成从热源板2指向冷源板1的电场。
50.根据本实用新型的一些实施例，电控组件6还包括控制件(图中未示出)，控制件分别与第一电极601和第二电极602相连接并切换第一电极601和第二电极602之间电压的方向和大小，从而更加方便地对内部空腔4中的电场的强度和方向进行控制。
51.根据本实用新型的一些实施例，薄壁凹坑微结构101的单个凹坑的形状相同或不同，薄壁凹坑微结构101的单个凹坑大小相同或不同。具体地，薄壁凹坑微结构101的单个凹坑的形状可以相同，例如，如图4a所示的薄壁凹坑微结构101的各单个凹坑形状均为正方形，如图4b所示的薄壁凹坑微结构101的各单个凹坑形状均为正六边形，如图4c所示的薄壁凹坑微结构101的各单个凹坑形状均为正三角形；薄壁凹坑微结构101的单个凹坑的形状也可以不相同，例如，部分凹坑形状为方形，部分凹坑形状为圆形，部分凹坑还可以为其它异形。薄壁凹坑微结构101的单个凹坑大小可以相同，例如，如图4a所示的薄壁凹坑微结构101的各单个正方形凹坑大小相同，如图4b所示的薄壁凹坑微结构101的各单个正六边形凹坑大小相同，如图4c所示的薄壁凹坑微结构101的各单个正三角形凹坑大小相同；薄壁凹坑微
结构101的单个凹坑大小也可以不同或略有差异。总之，只要薄膜凹坑微结构能使冷凝液滴只生长在薄壁凹坑微结构101的各单个凹坑内而不生长在单个凹坑的侧壁顶面上，相邻两个凹坑内已生长好的冷凝液滴发生融合弹跳，薄壁凹坑微结构101的单个凹坑的形状及尺寸可以不作具体限定，可以相同或不同。
52.根据本实用新型的一些实施例，薄壁凹坑微结构101为栅格微结构(如图1、图4和图5所示)或蛋托微结构。其中，就栅格微结构而言，栅格微结构中的各单个栅格的侧壁厚度d(如图5c所示)设计成特定微米尺度，可以保证各单个栅格的侧壁顶面面积非常小，不足以让高温工质蒸汽在各单个栅格的侧壁顶面上生长冷凝液滴，从而避免了高温工质蒸汽在各单个栅格的侧壁顶面生长冷凝液滴，保证冷凝液滴只能成核生长在各单个栅格内(如图1及图3a所示)，冷凝液滴生长到尺寸与栅格尺寸相当时可以认为是已生长好的冷凝液滴(如图3a所示)，相邻两个栅格中的已生长好的冷凝液滴发生融合(如图3b所示)，由于薄壁的存在，融合后的冷凝液滴内部流动方向将会被诱导向离面方向，并且薄壁会为液滴提供离面的毛细驱动力f，在这个毛细驱动力f的作用下，融合后的液滴将会像弓箭一样高速弹离冷面进行弹跳(如图3c所示)。由于该栅格微结构中的栅格大小均匀、尺寸一致且在微米尺度范围内，可以保证栅格微结构内生长好的冷凝液滴分布均匀且尺寸大小基本一致，冷凝液滴大小均为肉眼不可见，冷面上不会出现大液滴(参考图6所示)。
53.如图6至图8所示，下面通过实验数据来说明本实用新型的栅格微结构表面与普通平面超疏水表面的冷凝效果。
54.如图6所示，由于本实用新型的冷源板1的带疏水层的栅格微结构对液滴的强化弹跳作用，栅格微结构表面的冷凝液滴能够更早脱离表面，不会出现大液滴，薄壁栅格表面的液滴半径可以被限制在20微米以下，肉眼不可见。但是普通的平面超疏水表面的液滴半径超过100微米，存在肉眼可见大液滴。
55.两个反应冷凝效果的重要参数是：最大液滴半径和残留液体体积。最大液滴半径指的是某一时刻出现在这个表面上的最大的液滴的半径，残留液体体积是指某一时刻单位面积上残余液体的体积。最大液滴半径和残留液体体积都是越小越好，越小意味着具有更强的排液能力。如图7和图8所示，栅格微结构表面相比于传统超疏水表面有很大的改进，无论是最大液滴半径还是残留液体体积都能很快达到稳定，并保持在较低水平。
56.这一实验结果充分体现了栅格微结构促进冷凝液滴弹跳脱离表面的效果。
57.根据本实用新型的一些实施例，栅格微结构中的单个栅格形状为正方形(如图4a所示)、正六边形(如图4b所示)或正三角形(如图4c所示)，这是因为正方形、正六边形或正三边形可以实现栅格的密铺，避免薄壁栅格微结构101的中多个侧壁相交处g(参考图4a、图4b和图4c中g所标引的部位处)的顶面面积较大而导致多个侧壁相交处g的顶面上有冷凝液滴生长；也就是说，采用薄壁栅格微结构101中的单个栅格形状为正方形、正六边形或正三角形可以使得冷凝液滴生长在栅格内而不会生长在栅格侧壁的顶面处。
58.根据本实用新型的一些实施例，薄壁栅格微结构101中的单个栅格的侧壁厚度为0.8～2微米；薄壁栅格微结构101的高度为8～12微米；薄壁栅格微结构101的宽度尺寸为15～25微米。可以理解的是，薄壁栅格微结构101中的单个栅格的侧壁厚度d为0.8～2微米，可以使得冷凝液滴只能生长在薄壁栅格微结构101中的各单个栅格内(即栅格凹坑内)；由于薄壁栅格微结构101的高度h为8～12微米；薄壁栅格微结构101的宽度尺寸为15～25微米，
因此，可以限制已生长好的冷凝液滴的半径尺寸在肉眼不可见区域内，且已生长好的冷凝液滴尺寸一致性好，分布较为均匀，不会出现大液滴。需要说明的是，薄壁栅格微结构101中的栅格的侧壁厚度d、高度h、宽度w可以根据实际需要进行考量选择，例如，栅格的侧壁厚度d可以为0.8微米、1.0微米、1.2微米，1.4微米、1.6微米、1.8微米或2.0微米等，栅格的侧壁高度h可以为8微米、9微米、10微米、11微米或12微米等。
59.这里需要说明一下，对于正方形或正六边形的栅格来说，宽度w可以定义为相对边之间的距离；对于正三角形的栅格来说，宽度w可以理解为一个顶点至相对边之间的距离。
60.根据本实用新型的一些实施例，薄壁栅格微结构101中的单个栅格的侧壁厚度d为1微米，高度h为10微米，宽度w为20微米。可以理解的是，这是一个优选的实施方式，可以实现在未加电场的情况下冷凝液滴100％的弹跳率，弹跳速率可达4m/s。
61.根据本实用新型的一些实施例，冷源板1和热源板2的外缘通过热绝缘密封件3密封连接。采用热绝缘密封件3将热源板2和冷源板1的外缘进行密封，一方面可以防止内部空腔4中的液体工质5泄露，另一方面具有良好的隔热性能，同时，还可以对热源板2和冷源板1进行绝缘，避免热源板2与冷源板1电导通，保证热源板2和冷源板1之间的内部空腔可以形成稳定的电场。
62.根据本实用新型的一些实施例，热绝缘密封件3为特氟龙热绝缘密封件。采用特氟龙热绝缘密封件，一方面可以防止内部空腔4中的液体工质5泄露，另一方面具有良好的隔热性能，同时，还可以对热源板2和冷源板1进行绝缘，避免热源板2与冷源板1电导通，保证热源板2和冷源板1之间的内部空腔可以形成稳定的电场。
63.根据本实用新型的一些实施例，超疏水层为氧化铜层或/和glaco涂层。也就是说，超疏水层可以根据实际需要选择氧化铜层、glaco涂层或氧化铜层和glaco涂层的组合。这里对glaco涂层作一下说明，glaco涂层可以商业购买得到的，具体名称为glaco mirror coat
‘
zero’,soft 99co.。
64.根据本实用新型的一些实施例，超亲水层201为吸液芯2011。也就是说，超亲水层201可以根据实际需要选择吸液芯2011，能够让液体工质5液体均匀铺展开，以便快速蒸发。
65.根据本实用新型的一些实施例，内部空腔4充有用于相变换热的纯工质。具体地，可以通过先将内部空腔4抽成真空后再导入相变换热的液体工质5，使得内部空腔4中仅存在纯工质；内部空腔4抽成真空的目的是，可以把内部空腔4中原来空气抽走，将内部空腔4中含有不凝气体即不参与相变的气体，比如氮气、氧气等去掉，因为，这些不凝气体在液体工质5相变过程中具有相当大热阻作用，内部空腔4只有纯的液体工质5，可以提高导热效率。
66.下面给出一个具体的例子来说明本实用新型实施例的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000。
67.该具体例子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、第一电极601和第二电极602，冷源板1的冷面具有微米尺度的薄壁凹坑微结构101，该薄壁凹坑微结构101为栅格微结构，栅格微结构中的单个栅格形状为正方形，栅格微结构中的单个栅格的侧壁厚度d为1微米，高度h为10微米，宽度w为20微米，冷面上有一层glaco涂层作为超疏水层；热源板2的热面设有吸液芯2011，热源板2的热面与冷源板1的冷面间隔开地彼此相对，热源板2与冷源板1的边缘之间采用特氟龙热绝缘密封件密封连接，使得热面与冷
面之间形成内部空腔4，内部空腔4充有用于相变换热的纯工质；第一电极601与冷源板1电连接；第二电极602与热源板2电连接，第二电极602与第一电极601的极性相反，第二电极602和第一电极601用于在内部空腔4中产生电场，以调节冷面的冷凝液滴弹跳行为。
68.该具体例子的基于冷凝液滴弹跳电调控的热晶体管1000，一方面，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。而本实用新型通过在冷源板1的冷面设置微米尺度的薄壁凹坑微结构101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，本实用新型的热晶体管1000具有很高的导热效率；另一方面，由于冷源板1和热源板2上分别与电控组件6连接，这样可以快速连续调节内部空腔4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，实现对本实用新型热晶体管1000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。
69.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
70.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。