一种自适应热二极管及其制造方法

本发明涉及热二极管，尤其是涉及一种自适应热二极管及其制造方法。

背景技术：

1、热二极管是采用相变传热原理使管内热量朝既定方向流动且反向截流的一种装置。目前随着人们对热二极管的研究不断深入，越来越多有关热管理的功能也不断被发掘，以满足人们的使用需求。

2、普通热管的冷凝端会受外界温度的影响，使冷凝液在冷凝端由于外界高温的影响而蒸发，导致冷凝液无法回流到蒸发端。而且由于相变散热是依赖于液体汽化和凝结来传递热量，而这个过程受到重力的影响。目前的有关热二极管的相关技术中，热量的单向传递大多只能在垂直方向上进行，在水平方向上，重力会使液体无法自然流回到热源处，且在水平方向上，流体可能会集中在某些区域，而其他区域则会出现液体不足的情况，这会降低热管的传热效率。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种自适应热二极管，能够使散热工质在水平方向上实现自适应运动以成功回流冷凝端，使热二极管能够在不同方向实现单向传热。

2、本发明的第二目的在于提供一种自适应热二极管的制造方法。

3、本发明提供一种自适应热二极管，包括相互扣合的上盖体和下壳体，所述上盖体和所述下壳体之间围合形成密封的流体通道腔体；在所述下壳体内从左至右分别设有蒸发端、硅片基底和冷凝端，在所述硅片基底上设有多个呈线性阵列分布的沟槽，各所述沟槽的深度均从所述蒸发端至所述冷凝端逐渐减小，且各所述沟槽的宽度均从所述蒸发端至所述冷凝端逐渐减小，以使每相邻的两个所述沟槽之间形成楔形结构，各所述楔形结构的上表面宽度均从所述蒸发端至所述冷凝端逐渐变宽；各所述沟槽和各所述楔形结构相互配合形成具有梯度润湿性的微通道结构。

4、根据本发明提供的一种自适应热二极管，所述冷凝端为倾斜板，所述冷凝端的上表面从左至右向上倾斜，且所述冷凝端的左端与所述硅片基底的右端平齐设置。

5、根据本发明提供的一种自适应热二极管，所述蒸发端的上表面为水平面，且所述沟槽的底部位置高于所述蒸发端的上表面。

6、根据本发明提供的一种自适应热二极管，所述下壳体内具有椭圆形凹槽，所述蒸发端、所述硅片基底和所述冷凝端均设置于所述椭圆形凹槽内。

7、根据本发明提供的一种自适应热二极管，在所述椭圆形凹槽的底壁上设有用于安装所述硅片基底的安装槽，且所述硅片基底与所述安装槽粘接固定。

8、根据本发明提供的一种自适应热二极管，所述下壳体的上端口设有一圈插接凸起，所述上盖体设有与所述插接凸起相适配的插接凹槽，所述下壳体与所述上盖体插接扣合。

9、根据本发明提供的一种自适应热二极管，所述微通道结构的表面在靠近所述蒸发端的部分呈现亲水性，所述微通道结构的表面在靠近所述冷凝端的部分呈现疏水性。

10、本发明还提供一种上述自适应热二极管的制造方法，包括如下步骤：

11、通过铣床分别加工出可适配安装的上盖体和下壳体，以使所述上盖体和所述下壳体适配安装后能够形成封闭的流体通道腔体；

12、通过铣床在所述下壳体内的左右两端分别加工出蒸发端和冷凝端，使所述蒸发端的上表面呈水平面，使所述冷凝端的上表面从左至右呈向上倾斜的斜面；

13、通过铣床在所述下壳体内的中间位置处加工出用于安装硅片基底的安装槽，所述安装槽位于所述蒸发端和所述冷凝端之间；

14、选取规格合适的具有疏水性的硅片基底，对所述硅片基底进行表面处理；

15、通过飞秒激光在所述硅片基底表面上进行激光刻蚀，加工出多个呈线性阵列分布的沟槽，以使各所述沟槽的深度均从左端至右端逐渐减小，使各所述沟槽的宽度均从左端至右端逐渐减小，使每相邻的两个所述沟槽之间形成楔形结构，使各所述楔形结构的上表面宽度均从左端至右端逐渐变宽，从而获得具有梯度润湿性的微通道结构；

16、将所述硅片基底安装固定于所述下壳体内的所述安装槽处，使所述硅片基底位于所述蒸发端和所述冷凝端之间，使所述硅片基底的左端对应所述蒸发端，使所述硅片基底的右端对应所述冷凝端；

17、将所述上盖体和所述下壳体进行扣合密封安装，获得自适应热二极管。

18、根据本发明提供的一种自适应热二极管的制造方法，所述对所述硅片基底进行表面处理，具体包括：

19、将所述硅片基底放置在紫外激光器上，加工出粗糙的表面结构，对粗糙的表面结构使用去离子水进行亲水处理15min。

20、根据本发明提供的一种自适应热二极管的制造方法，所述硅片基底采用耐高温胶与所述下壳体进行粘接固定。

21、本发明提供的自适应热二极管，包括相互扣合的上盖体和下壳体，上盖体和下壳体之间围合形成密封的流体通道腔体；在下壳体内从左至右分别设有蒸发端、硅片基底和冷凝端，在硅片基底上设有多个呈线性阵列分布的沟槽，各沟槽的深度均从蒸发端至冷凝端逐渐减小，且各沟槽的宽度均从蒸发端至冷凝端逐渐减小，以使每相邻的两个沟槽之间形成楔形结构，各楔形结构的上表面宽度均从蒸发端至冷凝端逐渐变宽；各沟槽和各楔形结构相互配合形成具有梯度润湿性的微通道结构；也即，通过在蒸发端和冷凝端之间设置硅片基底，由于在硅片基底上设置的微通道结构对液体具有毛细作用，能够对散热液体工质进行运输，避免了流体受环境因素的影响而导致的流体停滞和堵塞，以使液体工质通过微通道结构实现自适应定向自流动，从而减少流动阻力及压降，进而提升水动力热运输和加强循环散热速度，其整流作用使得热量按需有序运输。由此，本发明提供的自适应热二极管，有效克服了在水平方向缺乏重力驱动和流体停滞的影响，能够使散热工质在水平方向上实现自适应运动以成功回流冷凝端，使热二极管能够在不同方向实现单向高效传热。

22、进一步地，本发明提供的自适应热二极管，通过将冷凝端的上表面设置为从左至右向上倾斜的倾斜面，由于倾斜面以及重力的作用，冷凝端的倾斜面上不会有液体，即使有少量液体，蒸发后也会逐渐形成干涸状态，起到阻止液体蒸发的作用，从而实现热二极管的反向截止作用。

技术特征：

1.一种自适应热二极管，其特征在于，包括相互扣合的上盖体和下壳体，所述上盖体和所述下壳体之间围合形成密封的流体通道腔体；在所述下壳体内从左至右分别设有蒸发端、硅片基底和冷凝端，在所述硅片基底上设有多个呈线性阵列分布的沟槽，各所述沟槽的深度均从所述蒸发端至所述冷凝端逐渐减小，且各所述沟槽的宽度均从所述蒸发端至所述冷凝端逐渐减小，以使每相邻的两个所述沟槽之间形成楔形结构，各所述楔形结构的上表面宽度均从所述蒸发端至所述冷凝端逐渐变宽；各所述沟槽和各所述楔形结构相互配合形成具有梯度润湿性的微通道结构。

2.根据权利要求1所述的自适应热二极管，其特征在于，所述冷凝端为倾斜板，所述冷凝端的上表面从左至右向上倾斜，且所述冷凝端的左端与所述硅片基底的右端平齐设置。

3.根据权利要求1所述的自适应热二极管，其特征在于，所述蒸发端的上表面为水平面，且所述沟槽的底部位置高于所述蒸发端的上表面。

4.根据权利要求1所述的自适应热二极管，其特征在于，所述下壳体内具有椭圆形凹槽，所述蒸发端、所述硅片基底和所述冷凝端均设置于所述椭圆形凹槽内。

5.根据权利要求4所述的自适应热二极管，其特征在于，在所述椭圆形凹槽的底壁上设有用于安装所述硅片基底的安装槽，且所述硅片基底与所述安装槽粘接固定。

6.根据权利要求1所述的自适应热二极管，其特征在于，所述下壳体的上端口设有一圈插接凸起，所述上盖体设有与所述插接凸起相适配的插接凹槽，所述下壳体与所述上盖体插接扣合。

7.根据权利要求1所述的自适应热二极管，其特征在于，所述微通道结构的表面在靠近所述蒸发端的部分呈现亲水性，所述微通道结构的表面在靠近所述冷凝端的部分呈现疏水性。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的自适应热二极管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的自适应热二极管的制造方法，其特征在于，所述对所述硅片基底进行表面处理，具体包括：

10.根据权利要求8所述的自适应热二极管的制造方法，其特征在于，所述硅片基底采用耐高温胶与所述下壳体进行粘接固定。

技术总结
本发明提供了一种自适应热二极管及其制造方法，其中自适应热二极管包括相互扣合的上盖体和下壳体，上盖体和下壳体之间围合形成密封的流体通道腔体；在下壳体内从左至右分别设有蒸发端、硅片基底和冷凝端，在硅片基底上设有多个呈线性阵列分布的沟槽，各沟槽的深度均从蒸发端至冷凝端逐渐减小，且各沟槽的宽度均从蒸发端至冷凝端逐渐减小，以使每相邻的两个沟槽之间形成楔形结构，各楔形结构的上表面宽度均从蒸发端至冷凝端逐渐变宽；各沟槽和各楔形结构相互配合形成具有梯度润湿性的微通道结构。本发明提供的自适应热二极管，能够使散热工质在水平方向上实现自适应运动以成功回流冷凝端，使热二极管能够在不同方向实现单向传热。

技术研发人员：李萍,朱正明,王锦新,程锹轩,向建化,陈华金
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14