[发明专利]一种复合材料轻质高效冷却方法及装置

权利要求书

1.一种轻质高效冷却方法，其特征在于：利用高导热连续碳纤维的高效热传输能力，将电子器件发生的热量以导热方式快速传递至风冷/液冷部件，从而带走电子器件工作时发出的热量；所述的高导热连续碳纤维的密度<2000kg·m^-3、沿连续碳纤维方向的一维热导率>450W·m^-1·K^-1。

2.一种轻质高效冷却装置，其特征在于：包括支撑件(1)、高导热碳纤维导热组件(2)、液态金属(3)、风冷散热部件；高导热碳纤维导热组件(2)的纤维丝束沿传热路径平行排布，高导热碳纤维导热组件(2)由支撑件(1)进行支撑，高导热碳纤维导热组件(2)的一侧通过液态金属(3)与待冷却电子器件的发热面连接，另一侧通过液态金属(3)与风冷部件连接；所述的高导热碳纤维导热组件(2)材料密度<2000kg·m^-3、沿连续碳纤维方向的一维热导率>450W·m^-1·K^-1；支撑件(1)选用碳纤维结构复合材料。

3.一种轻质高效冷却装置，其特征在于：包括支撑件(1)、高导热碳纤维导热组件(2)、液态金属(3)、液冷散热部件；高导热碳纤维导热组件(2)的纤维丝束沿传热路径平行排布，高导热碳纤维导热组件(2)由支撑件(1)进行支撑，高导热碳纤维导热组件(2)的一侧通过液态金属(3)与待冷却电子器件的发热面连接，另一侧通过液态金属(3)与液冷部件连接；所述的高导热碳纤维导热组件(2)材料密度<2000kg·m^-3、沿连续碳纤维方向的一维热导率>450W·m^-1·K^-1；支撑件(1)选用碳纤维结构复合材料。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的液冷散热部件采用液体强制对流冷却形式、或热管冷却形式。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：采用液体强制对流冷却形式时，液冷散热部件包括液体强化散热部件(7)以及液冷通道(8)；

液冷通道(8)通过液态金属(3)与高导热碳纤维导热组件(2)连接，液体强化散热部件(7)装配在液冷通道(8)液体侧壁面上，通过液冷通道(8)的冷却液强制对流方式带走流经高导热碳纤维导热组件(2)的热量。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的液体强化散热部件(7)采用内翅片形式，内翅片面积正比与之相连的高导热碳纤维导热组件(2)的纤维密度。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的液冷通道(8)采用导热系数>100W·m^-1·K^-1的金属材料。

8.根据权利要求5或6或7所述的装置，其特征在于：所述的液冷散热部件由3D打印工艺一体化成型。

9.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：液态金属(3)的熔点低于支撑件(1)、高导热碳纤维导热组件(2)的许用温度，热导率不低于50W·m^-1·K^-1，通过液态金属(3)实现高导热碳纤维导热组件(2)与其所连接部件之间的接触热阻不高于3.5m²·K·W^-1。

10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的风冷散热部件采用气流对流冷却形式或者辐射冷却、热电冷却形式。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述的气流对流冷却形式采用风冷散热部件(5)通过液态金属与高导热碳纤维导热组件(2)，风冷散热部件的散热面积与高导热碳纤维导热组件(2)的纤维密度成正比。

12.一种权利要求2-11之一所述的装置适用于机载/箭载/星载电子器件的冷却。