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在实际应用中超薄热管通常定义为厚度小于2.0mm的平板热管。超薄热管很薄可紧贴电子元件表面散热故被广泛应用于移动和可携带电子设备如智能手机、笔记本电脑和智能手表。用于笔记本电脑和平板电脑的超薄热管厚度分别为1-2mm和0.8-1.2mm传热能力大于20W对于智能手机或智能手表超薄热管厚度为0.4-0.6mm其传热能力大于5W。目前超薄热管主要有压扁型热管、均温板、平板微热管和超薄环路热管四种构造形式。
压扁型热管
压扁型热管采用直接压扁常规圆柱形热管的方法制作其组成和工作原理与常规热管类似如图1所示。压扁型热管沿轴向方向一般依序为蒸发段、绝热段和冷凝段。压扁型热管的制造工艺高效灵活长扁形结构可使热管实现多热源、长距离热传递但也存在一些缺陷如表面积小、形状单一。压扁型热管主要应用于智能手机、平板电脑等小型移动设备。 均温板
均温板是由一个呈板状结构的封闭容器组成容器内壁覆盖有吸液芯结构且蒸发器和冷凝器位于该封闭容器的两侧如图2所示。均温板内吸液芯是提高热管传热性能的关键吸液芯产生的毛细力为液体回流提供动力推动工质循环提高气液相变传热效率。此外均温板还具有重量轻、结构灵活和高导热性等优点尤其是它具有较大的冷凝面积使均温板普遍应用于局部热流密度大的电子设备散热。 平板微热管
平板微热管与均温板相似是由蒸发器、吸液芯和冷凝器组成整体呈薄平板状如图3所示。与均温板不同之处在于平板为热管内部没有空腔其蒸发器和冷凝器分别位于吸液芯的两侧且与吸液芯紧密接触。所以平板微热管在继承均温板高均温性能和高传热能力的同时其厚度大大减小。因此平板微热管主要应用于有限散热空间的高热流密度电子器件散热。 超薄环路热管
超薄环路热管的组成和工作原理与传统环路式热管相似如图4所示。典型的环路热管由蒸发器、补偿室、蒸汽通道、冷凝器和液体回流通道组成热管整体呈环状结构。吸液芯结构位于蒸发器和补偿室内其余回路元件均由光滑壁管组成光滑壁管可以减少工作液体回流到蒸发器的流动阻力这使得超薄环路热管特别适用于长距离的热传递。此外超薄环路式热管具有相互独立的蒸发器和冷凝器这样不仅可以消除可能发生的夹带效应还可以传递更多的热量。因此除了应用于移动设备散热超薄环路热管还可应用于动力电池热控。 2、超薄热管吸液芯构造
吸液芯是两相传热装置热管的核心组成它通过气液相界面提供毛细力来驱动热管内工质循环工作。热管的启动和热传递性能主要取决于吸液芯毛细流动相变行为。毛细压力和渗透率是吸液芯的关键参数直接决定相变性能和毛细传热极限。概括起来超薄热管的吸液芯构造主要有烧结吸液芯、微槽吸液芯和复合吸液芯。
烧结吸液芯 烧结吸液芯结构因其毛细力大、抗重力能力强和成本低而被广泛应用于超高压输电系统。烧结吸液芯主要有烧结粉末芯、烧结网芯和烧结纤维芯等形式。 3、柔性热管构造
柔性热管是一种具有弯曲变形特征的热管。其工作原理与常规热管一致由蒸发端、冷凝端和绝热端组成一般情况下柔性部分位于绝热段如图1。柔性连接可实现热管的弯曲变形便于安装和自由地调节冷凝端和蒸发端的相对位置可与某些复杂外形元件表面高效贴合在狭小空间电子器件散热场合应用有独特优势。尤其值得一提的是柔性热管特别能适应频繁振动或有相对运动条件下电子器件散热。根据柔性部位材质不同柔性热管可以分为金属柔性热管、有机聚合物柔性热管以及金属-聚合物柔性热管。
