[发明专利]一种环路热管用梯度孔径多孔铜吸液芯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环路热管用梯度孔径多孔铜吸液芯及其制备方法，步骤是：取适量氯化钠颗粒或无水碳酸钠颗粒，研磨后过筛，得到粒径为50‑150μm的造孔剂，干燥备用；分别将粒径为1‑10μm的电解铜粉与造孔剂按体积比2:8‑4:6混合，以无水乙醇为球磨介质，一起放入行星式球磨机中进行球磨混合，得到铜粉与不同粒径造孔剂的混合物C₁‑C₄；将一定质量的混合物C₁‑C₄按造孔剂粒径从小到大、从下至上依次铺放在不锈钢模具中，冷压成型，得到压片；再放入管式炉中进行真空烧结，最后洗净内部造孔剂，得到梯度孔径多孔铜吸液芯。本发明所制备的多孔铜吸液芯强度较高，密度小，孔道分布均匀，毛细抽吸力大，导热系数较低，制备工艺简单，生产成本低，并具有良好的换热效果。

技术领域

本发明涉及一种吸液芯，具体涉及一种环路热管用梯度孔径多孔铜吸液芯及其制备方法，属于传热技术领域。

背景技术

随着电子产品的小型化，电子芯片的高度集成化，电子芯片的热流密度在不断增大，这对电子产品的性能、寿命和运行效率带来了极大威胁。因此，研究高效、安全、稳定的散热手段十分必要。环路热管(Loop Heat Pipe)是一种基于热管分离技术的新型热控技术，不仅继承了热管高传热效率、低传热温差、低传热热阻等优点，更具有传统热管不可比拟的优势：内部毛细结构设计合理，阻力小；蒸发器冷凝器分离，空间安排更灵活。

环路热管一般由蒸发器、冷凝器、储液器以及蒸气和液体管线构成，吸液芯位于蒸发器中，是蒸发器的核心部件。环路热管工作过程为：对蒸发器施加热负荷，热量被导入蒸发器内的毛细芯并加热芯内液体使其受热蒸发，所产生的气体进入蒸汽管道并在冷凝器中冷却为液体，在毛细抽吸压力和蒸汽压力作用下，液体工质经液体管道回流到蒸发器内，完成工质的循环。其中，毛细芯一方面需提供足够的毛细驱动力来驱动循环工质，另一方面，毛细芯需及时将产生的蒸汽转移至蒸汽管道，进而实现热量的正向传递。

常用粉末烧结毛细芯，如CN 103182509A公开的一种多孔烧结芯，一般为单孔径，虽可提供抽吸力，但孔径过小，烧结形成的闭口孔隙较多，蒸汽排出时所受阻力大，路径曲折，影响了环路热管整体性能。因此，出现了其他形成孔隙的方法，如CN 106066131A公开的一种多孔氮化硅毛细芯，使用造孔剂形成较多开孔孔隙促进吸液及排汽，以及CN108662934A公开的一种泡沫金属-纤维复合毛细芯，利用泡沫金属本身具有的大量开孔孔隙，烧结金属纤维进行缩孔，以形成足够的毛细驱动力。然而上述结构仍未考虑蒸汽气泡在吸液芯内部形成，直至脱离吸液芯过程中其直径逐步变大的气泡动力学过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种环路热管用梯度孔径多孔铜吸液芯的制备方法，工艺简单，生产成本低。

本发明的另一目的是提供由上述方法制得的环路热管用梯度孔径多孔铜吸液芯，强度高，孔隙率大，孔道分布均匀，毛细抽吸力大。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种环路热管用梯度孔径多孔铜吸液芯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：取适量氯化钠颗粒或无水碳酸钠颗粒，研磨后过筛，得到粒径为50-150μm的造孔剂，干燥除去水分备用；

步骤二：在室温条件下，分别将粒径为1-10μm的电解铜粉与造孔剂按体积比2:8-4:6混合，以无水乙醇为球磨介质，一起放入行星式球磨机中进行球磨混合，得到铜粉与不同粒径造孔剂的混合物C₁-C₄；

步骤三：将一定质量的混合物C₁-C₄按造孔剂粒径从小到大、从下至上依次铺放在不锈钢模具中，采用冷压法将其压制成型，得到多层梯度孔径压片；

步骤四：将压片埋在均温颗粒中，放入管式炉内进行真空烧结，得到烧结片；