Eine ultraleichte kapillarbetriebene Heatpipe-Kühltechnologie

Kapillarbetriebene Wärmerohre sind aufgrund ihres einfachen Designs, ihrer geringen Kosten, ihres flexiblen Designs und ihrer guten Wärmeableitungsfähigkeit möglicherweise die beliebteste Lösung für moderne mikroelektronische Wärmemanagementkomponenten. Bei Smartphones und Laptops können Sie das universelle röhrenförmige Design flacher machen, um es noch weiter zu komprimieren. Das Prinzip von Wärmerohren besteht darin, die von mikroelektronischen Bauteilen abgegebene überschüssige Wärme durch die Umwandlung latenter Wärme des Arbeitsmediums in einer Vakuumkammer weiterzuleiten. Die kalten und heißen Enden der Gehäusestruktur dienen als Verdampfer bzw. Kondensatoren, während die Funktion des Mittelteils darin besteht, Kanäle für (i) den Dampfstrom (vom heißen Ende zum kalten Ende) und (ii) den Kondensatstrom bereitzustellen ( vom kalten Ende zum heißen Ende) durch Kapillarwirkung durch die Dochtstruktur durch den zentralen Hohlbereich. In der Mitte strömen Dampf und Kondensat in entgegengesetzter Richtung, getrennt durch eine freie Oberflächengrenzfläche, die durch die Strömungskraft der Oberflächenspannung verursacht wird. Das Konstruktionsziel eines Wärmerohrs besteht darin, die Betriebstemperatur der an den Verdampfer angeschlossenen Komponenten zu senken, indem es ermöglicht wird, dass Wärme entlang des Wärmerohrs transportiert und am Kondensatorende abgeführt wird.

Kürzlich hat Professor Kiju Kang von der Chonnam National University in Südkorea die neuesten Fortschritte bei thermischen Lösungen für elektronische Kühlsysteme erzielt. Kapillarbetriebene Heatpipes sind eine effektive thermische Lösung für komprimierte elektronische Kühlsysteme und bieten eine ultraleichte Heatpipe-Wärmelösung für mobile Anwendungen. In dieser Studie wurde die Hülle, die den Phasenänderungsprozess des Arbeitsmediums einkapselt, durch eine Dicke von ~40 μ gebildet und durch chemisches Plattieren von m hergestellt. Darüber hinaus wird die Dochtstruktur, die das Kondensat durch Kapillaren zur Wärmequelle transportiert, chemisch auf die Innenfläche des Gehäuses plattiert und bildet so eine 100 μm dicke mikroporöse Schicht.

Diese Dochtstruktur wird sukzessive superhydrophilisiert, indem auf der mikroporösen Dochtschicht eine nanostrukturierte Schwärzung entsteht. Die effektive Dichte unseres Prototyps eines ultraleichten Wärmerohrs (UHP) als Maß für den Leichtbau zeigt, dass kommerzielle Produkte des gleichen Typs mit gesinterten Kupferkernen mit ähnlichen Außenabmessungen im Durchschnitt eine Gewichtsreduzierung von 73 % (z. B. ca 2,7 g im Vergleich zu ~10,0 g), bei gleichwertiger Wärmeableitung. Aufgrund der zusätzlichen Wärmeableitung des ultradünnen Wandgehäuses und des Lampenkerns arbeitet uHP außerdem mit einer um 25 % geringeren Verdampfertemperatur.