[发明专利]一种基于石墨烯的热控装置及方法

说明书

一种基于石墨烯的热控装置，包括过渡层、连接层、导热带；外部的热源与所述过渡层连接，过渡层与所述连接层连接，连接层与所述导热带的一端连接，导热带的另一端与外部热沉连接；所述导热带由石墨烯材料制成；所述过渡层由泡沫金属材料制成；所述连接层由金属合金材料制成。所述过渡层的热导率为60W/(m*K)～80W/(m*K)；所述连接层的热导率为90W/(m*K)～160W/(m*K)；所述导热带的热导率为600W/(m*K)～1600W/(m*K)。本发明能够实现快速散热，同时解决热源温升过快、热应力蓄积问题。

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯的热控装置及方法，属于热控技术领域。

背景技术

轻质柔性高导热炭(石墨烯)作为导热带材料，开展它与芯片功率模块金属基板间的焊接技术研究，以获得石墨烯与金属之间“低热阻、热匹配、高强度”连接接头。

随着航天技术的发展，飞行器内部出现大量的结构不规则、体积大的功能设备，且各功能单元之间主要由众多连接器与无数成捆电缆连接而成，导致飞行器内部空间拮据、弹箭臃肿，而且给飞行器的设计、组装、整理和纠错带来了诸多困难，因此轻小、高集成化的多功能结构是现代航天飞行器发展主要方向。多功能结构中涉及到的基础性问题有热控制和高密度总线互联等，其中热控制已成为制约多功能结构高功率、高集成化、高可靠性发展所面临的一项亟待解决的问题，也是决定功率电子元器件能否可靠稳定工作的基本保障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于石墨烯的热控装置及方法，根据热源的散热需求，采用过渡层、连接层、导热带的结构，将热源的热量导出到热沉，用以达到热控的目的。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种基于石墨烯的热控装置，包括过渡层、连接层、导热带；

外部的热源与所述过渡层连接，过渡层与所述连接层连接，连接层与所述导热带的一端连接，导热带的另一端与外部热沉连接；所述导热带由石墨烯材料制成；所述过渡层由泡沫金属材料制成；所述连接层由金属合金材料制成。

上述基于石墨烯的热控装置，所述过渡层的热导率为60W/(m*K)～80W/(m*K)；所述连接层的热导率为90W/(m*K)～160W/(m*K)；所述导热带的热导率为600W/(m*K)～1600W/(m*K)。

上述基于石墨烯的热控装置，所述过渡层为蜂窝状或多孔状结构。

上述基于石墨烯的热控装置，还包括扩热板，所述导热带与连接层连接的一端与外部机壳连接；机壳与扩热板连接。

上述基于石墨烯的热控装置，所述扩热板由石墨烯材料制成。

上述基于石墨烯的热控装置，所述导热带和连接层的表面均设有金属层。

上述基于石墨烯的热控装置，所述外部的热源通过金属钎料或胶与所述过渡层连接；所述过渡层通过金属钎料或胶与所述连接层连接；所述连接层通过金属钎料或胶与所述导热带的一端连接；所述导热带的另一端与外部热沉采用钎焊连接。

上述基于石墨烯的热控装置，所述金属钎料为纳米银钎料。

一种基于石墨烯的热控方法，将热源与过渡层连接，过渡层与连接层连接，连接层与导热带的一端连接，导热带的另一端与热沉连接；导热带由石墨烯材料制成；所述过渡层由泡沫金属材料制成；所述连接层由金属合金材料制成；

所述过渡层的热导率为60W/(m*K)～80W/(m*K)；所述连接层的热导率为90W/(m*K)～160W/(m*K)；所述导热带的热导率为600W/(m*K)～1600W/(m*K)；

所述热源的发热功率w与导热带的结构尺寸关系为：