集成熱管技術(shù)方案 破解電子設(shè)備發(fā)展瓶頸
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這項由大連白云機電設(shè)備廠廠長楊洪武發(fā)明的專利成果，日前在大連市科技工作暨科技獎勵大會上獲得金獎。此外，已獲得國家專利的《集成熱管及其換熱方法》，其在電子散熱器領(lǐng)域的子專利---發(fā)熱電子元件的熱管散熱器也同時獲得國家專利局實用新型授權(quán)。
據(jù)楊洪武介紹，現(xiàn)有的電子散熱技術(shù)方案中，包括鋁合金實體散熱器、鋁合金實體+熱管散熱器、純銅實體散熱器、電子半導(dǎo)體致冷散熱器等。這些電子散熱技術(shù)方案都是散熱器在熱源環(huán)境中通過吸熱、傳熱和散熱三個環(huán)節(jié)完成的，而且所有電子散熱技術(shù)方案都是由金屬板(吸熱)+傳熱結(jié)構(gòu)(傳熱)+金屬散熱片(風(fēng)冷散熱)的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。上述的技術(shù)方案中，液冷、半導(dǎo)體致冷和液氮方案，實現(xiàn)傳熱需要外部能量和附加設(shè)備支持，因此散熱成本高，占用空間大，使用條件局限，散熱效果并不顯著，不能成為主流，也不可能形成規(guī)?；纳a(chǎn)。
而金屬導(dǎo)熱方案制造成本低，傳熱過程不消耗能源，但傳熱效率低，比重大，不能滿足集成度提高和電子散熱器件高功率輸出的要求。
相變傳熱是所有技術(shù)方案中效率最高的一種，相變過程的綜合導(dǎo)熱系數(shù)是純金屬的幾百倍到幾千倍。相變結(jié)構(gòu)重量輕，相變過程自動循環(huán)不消耗能源，制造成本也不高。因此，相變傳熱的技術(shù)方案是唯一可以在金屬導(dǎo)熱方案后形成大的生產(chǎn)規(guī)模和成長為主流的技術(shù)方案。但常規(guī)熱管的結(jié)構(gòu)思路還不能使相變技術(shù)成為主流，熱管結(jié)構(gòu)能夠滿足電子散熱要求的關(guān)鍵是如何設(shè)計熱管散熱器的傳熱通路，使其通過傳熱過程使散熱器能夠獲得與熱源和散熱環(huán)境的最佳匹配。
而集成熱管傳熱技術(shù)方案的最重要特征是薄板沖壓成型、釬焊連接的熱管殼體結(jié)構(gòu)和以矩形截面為主體并設(shè)置內(nèi)部支撐的熱管工作腔結(jié)構(gòu)(各工作腔既相互連通，又相互獨立且共用同一批熱傳導(dǎo)介質(zhì))。熱管散熱包含了導(dǎo)熱、對流和輻射三種形式，整個過程是非常復(fù)雜的動態(tài)平衡的過程。其中熱管在散熱環(huán)境中，散熱能力最薄弱的環(huán)節(jié)在吸熱端的汽化表面和散熱端的空氣側(cè)表面。這是因為熱管的蒸發(fā)端面積很小，蒸發(fā)過程攜帶的熱量不足和散熱端空氣受迫對流換熱系數(shù)太低，不能及時轉(zhuǎn)移熱管傳出的熱量的緣故。集成熱管電子散熱方案在現(xiàn)有的熱管方案中可提供最大的汽化表面積并提供最大最有效的空氣側(cè)散熱面積。這是集成熱管對熱管技術(shù)最重要的改善。這個改善帶來了集成熱管電子散熱器性能的全面提升和重量的大幅度下降。
集成熱管電子散熱器技術(shù)方案的優(yōu)勢表現(xiàn)在它是以相變傳熱為主體的，在散熱器吸熱、傳熱和散熱三個工作環(huán)節(jié)都有重大改善，在熱管結(jié)構(gòu)上有重大創(chuàng)新的技術(shù)方案。
由此看來，集成熱管電子散熱技術(shù)方案是一套系統(tǒng)、完整、先進、實用的方案。它是以相變傳熱技術(shù)為主的方案，散熱器吸熱端吸收的全部熱量都是通過相變過程轉(zhuǎn)移的；它可以避免金屬導(dǎo)熱大熱阻的局限和高比重的弊端而發(fā)揮其大體表面積和大熱容的優(yōu)勢；它可以有效利用液體相變的高效傳熱過程全面改善散熱器吸熱、傳熱和散熱三個方面的能力，并大幅度降低散熱器的重量；它是電子散熱器金屬導(dǎo)熱時代后的最佳選擇。它的潛質(zhì)足以開辟一個以集成熱管技術(shù)為特征的電子散熱器的相變傳熱時代。
據(jù)了解，楊洪武在近20年的時間里，共申請專利50多項，如今，他的集成熱管散熱器已完成從概念到結(jié)構(gòu)到工藝定型的準(zhǔn)備工作，離最終產(chǎn)品定型及大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化僅一步之遙。
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