MEMS微型热管研究进展

MEMS微型热管作为一种新型的热管技术,在微电子、光电池、红外探测头和激光二极管等的热控制方面具有很大的应用前景。首先,介绍了MEMS微型热管的特点和基本工作原理,简单回顾了其发展历程。然后,从MEMS微型热管的加工制作方法、通道尺寸和总体结构特点出发,指出了其优势所在。在此基础上,综述了近年来微型槽道热管、微型毛细泵回路、微型回路热管和微型振荡热管等不同类型MEMS微型热管的研究进展。最后,总结了MEMS微型热管的发展趋势和实际应用所面临的挑战,指出降低制作成本、优化工质充注封装工艺、改进测试手段和加强运行机理研究是今后工作的重点。     

一种微小型多槽道平板热管传热特性的实验研究

对微小型多槽道矩形结构的铜-水平板热管的启动特性以及热管的充液率、倾角及冷凝段的传热能力对传热性能的影响进行了实验研究.结果表明:热管具有良好的启动特性,其最佳充液率在1.3左右,重力能辅助热管换热,改善热管的传热性能,提高冷凝段的冷凝能力能有效的提高热管的传热性能.     

基于功能梯度表面的微型热管换热性能研究

通过将液固接触角沿轴向呈阶梯状分布的功能表面引入到三角形微型热管的一维稳态模型之中,分析了其对微型热管换热性能的影响.模拟结果表明较之常规表面,基于功能表面的微型热管能带走更多的热量.而产生这种结果的原因主要是由于功能表面能有效地提高微型热管内的毛细压差且不会造成摩擦阻力的明显变化.另外,对于传统表面还发现存在着最优接触角,此时微型热管的换热性能最佳,偏离该接触角会造成毛细压差的减小和热管换热性能的下降.     

两种微型热管传热性能对比研究

以波形脉动热管和微槽平板热管为研究对象,基于Mixture模型构建了其三维非稳态数学模型,并对模型可靠性进行了验证。采用该数学模型对比了两种微型热管在相同散热空间和散热热流密度情况下的热阻、平均壁面温度和蒸发段壁面温度均匀性。结果表明:相对于微槽平板热管,波形脉动热管热阻更低,传热性能更好;波形脉动热管蒸发段稳态平均壁面温度更低,且随着热流密度的增加该优势更加明显;波形脉动热管在空间尺度上蒸发段壁面温度均匀性更好,且这种优势在高热流密度情况下更突出,但这种均匀性在时间尺度上变化相对剧烈。     

应用于大功率LED器件的回路热管散热研究

为解决大功率LED的散热问题,提出一种应用于大功率LED散热的微型回路热管,研究了充液率和倾斜角度对热管冷却大功率LED的启动性能、结温和热阻等特性的影响.研究结果表明:热管的最佳充液率为60％,系统的总热阻为7.5 K/W,此时对应的热管的热阻为1.6 K/W;热管的启动时间约为6.5 min,LED的结点温度被控制在42℃以下,很好地满足了大功率LED的结温稳定性要求.     

三种微槽结构的平板热管的传热性能实验研究

对三种微槽平板热管的传热性能进行了实验研究，分析了充液率、工质的种类、槽道形状对微槽平板热管传热性能的影响。得到了深槽平板热管的最优充液率范围，证明了深槽平板热管具有更加优良的传热性能。     

一种基于热管温控技术的红外抑制方法

针对高温物体的红外抑制方法,采用具有高导热特性的热管模块进行研究。理论分析了热管模块的技术特点,建立了热管模块的热传导模型,计算了不同功率的热管模块实现红外抑制的效能,搭建了热管模块原理验证试验模型,实际测试了热管模块的红外抑制效果。测试结果表明,辐射温度为140℃的物体经热管导热散热后辐射温度仅为65℃。     

低发射率材料红外法向发射率谱测量方法的研究

采用热管技术研制了材料发射率谱的专用测量附件;利用双温测量技术,在P-E983型红外分光光度计及3600型数据站上进行了较低温度下低发射率材料红外法向发射率谱测量方法的研究.实测了几种材料的发射率谱;讨论了影响测量误差的诸因素.     

电子器件冷却用微型热管的蒸发传热分析

通过对薄液膜蒸发传热以及热管壁轴向导热的分析，对三角形截面微型热管的蒸发段建立了蒸发传热模型。研究表明：薄液膜对热臂蒸发传热的作用远远大于厚液膜；固液接触角在蒸发段沿轴向逐渐变小；对存在加工圆角的热臂进行传热计算的时候，最小弯月面半径和加工圆角存在制约关系，不能简单的以加工圆角代替。     

热管技术的原理、应用与发展

热管技术是20世纪60年代出现的一种传热新技术,其导热能力超过任何已知金属的导热能力,在散热器制造行业占有重要的地位,本文从热管的基本原理、特性、类别、相容性、热管的制造及加工工艺和热管的应用与发展等几个方面对热管技术作一简要的阐述。     

Silicon heat pipes used as thermal spreaders

An increase in power densities in electronic devices is a direct consequence of their miniaturization and performance improvements. We propose the use of flat miniature heat pipes with micro capillary grooves to spread heat flux across a heat sink. Models of the structure were developed to calculate heat transfer limitations and temperature drops. A brass/water prototype was fabricated to demonstrate the feasibility of heat spreading using this type of heat pipe. Simulation and experimental results obtained with the prototype are described. The dissipated power reached 110 W/cm/sup 2/ without heat transfer limitations. The results are then extended to the design of this type of heat pipe in silicon. Thermal performance was calculated. Simulation, experimental results and the fabrication process are presented.     

微热管在电子器件冷却中的应用

电子器件冷却问题是电子器件热设计中的一个关键问题.简单介绍了几种目前最新颖的微热管在高热流密度电子器件冷却中的应用,包括平板热管、圆棒热管和电流体动力热管.并对某些前沿的研究现状进行概述,指出了下一步的研究趋势,希望能引起国内同行的关注.     

低温回路热管技术研究

作为一种高效的两相传热装置,环路热管主要利用工质的气液相变实现热量的远距离传输,因此工质的性质及充装系数对其性能具有很大影响。主要对影响低温回路热管性能的几种关键因素(包括工质品质因数、充液率、重力等)进行了理论及实验研究,并对回路热管进行了优化。将脉管制冷机作为冷源,对其与回路热管进行了集成应用性能研究,为回路热管的空间应用奠定了理论及实验基础。     

平板微热管阵列在LED散热装置中的应用

针对目前大功率LED灯的散热问题,研制了高效散热器件——平板微热管阵列。实验表明,平板微热管阵列具有良好的热输运能力,当蒸发段表面温度为69.5℃时,热流密度能够达到143.2 W/cm2。利用该平板微热管阵列设计了用于LED散热的散热装置,并进行了相关的实验测试和模拟研究。结果表明,该散热装置散热效果良好,测得的光源基座处的温度均低于70℃,大大低于对结温的要求。模拟结果与实验结果误差在4%以内,模型合理,可以用于该散热装置的优化设计。     

微波功率放大器的热管散热设计

随着微波功率放大器热功耗的增加和小型化,如何改善散热问题变得越来越重要,理想的热设计能够保证放大器长期工作。放大器在真空环境下以热传导和辐射散热为主,嵌入在盒体底部的热管具有很高的热传导率。放大器产生的热量以传导的方式传到盒体和热管,热管迅速把热量传导到散热器上,散热器的翅片通过辐射把热量散发出去。论述了在真空环境下微波功率放大器热管散热的设计方法,用ICEPAK CFD热分析软件进行热仿真。微波放大器通过热真空试验,可以工作正常,实验表明热管散热是真空环境下大功率放大器热设计的有效方法。     

一种均温板加速条件下性能试验研究

针对机载电子设备散热应用条件,研究热管均温板在机载加速环境下的传热性能。为提高热管散热稳定性,将热源布置在热管中部,热管两端作为散热端。试验中试验单元安装在离心加速机上,模拟机载加速环境,测试了不同加速度条件下热管传热性能,得到热管均温板当量导热系数变化曲线,分析了加速度对热管当量导热系数的影响。试验结果表明:在0 ~13g加速条件下,热管均温板均能正常工作。结合试验结果给出热管均温板用于机载电子设备散热的设计建议。     

新型双向阀门可控热导热管研究

热管以其高的导热能力被航空航天、信息产业和化学工业广泛应用.然而,对于一些有恒温要求的使用环境,普通热管无法维持自身温度的稳定,为确保热管温度的平稳性,目前已生产出多种可控热管,但此类型热管普遍存在结构复杂、成本过高等弊端.文中提出了一种新型双向阀门可控热管,通过不凝气体对有效散热段长度控制,实现了在不同温度和使用条件下保持热源温度的稳定.