Vapor Chamber utveckling och tillämpning
Med framväxten och den snabba utvecklingen av den femte generationens mobilkommunikationsteknik (5G-teknik) går elektroniska produkter, särskilt smartphones, surfplattor och andra produkter, allt mer mot hög prestanda, hög integration och miniatyrisering, vilket resulterar i ultrahögt värmeflöde. täthet i extremt trånga utrymmen. Som ett effektivt värmeöverföringselement har ångkammaren egenskaperna för lågt termiskt motstånd och likformig temperatur, och används i stor utsträckning i värmeavledningsmodulen för utrustning med högt värmeflöde.
Elektronikindustrins framsteg har lett till utvecklingen av elektroniska produkter mot liten storlek och hög integration, vilket resulterar i högre strömförbrukning för elektroniska komponenter. Till exempel överstiger den uppskattade förlusten av bandgap-förstärkare inom militär och rymd 1000W/cm2. Vanliga kylflänsar kan inte längre uppfylla behoven av värmeavledning med hög värmeflödestäthet. Två typer av kylflänsar som drivs av kapillärer, såsom värmerör, platta värmerör och ångkammare, har visat sig vara de mest effektiva passiva kylanordningarna bland de två kylanordningarna. De har fördelar som stark värmeledningsförmåga, bra temperaturutjämningseffekt och stark strukturell anpassningsförmåga. Ångkammare har blivit en forskningshotspot för många forskare hemma och utomlands på grund av deras högre värmeavledningsprestanda.
För närvarande inkluderar de värmeavledningsmetoder som används för elektroniska enheter huvudsakligen grafitvärmeavledning, grafenvärmeavledning, värmeledningsgelvärmeavledning, värmerörskylning, ångkammarkylning etc., som visas i tabell 1. Bland dem grafitvärmeavledning. , grafenvärmeavledning och värmeledande gelvärmeavledning tillhör värmeavledningsmaterial med begränsad värmeavledningseffekt, huvudsakligen som används i små elektroniska produkter; Värmerör och värmeplattor är värmeavledningskomponenter med hög värmeavledningseffektivitet och används främst i stora och medelstora elektroniska apparater. Även om både värmerör och ångkammare använder fasförändring för att uppnå värmeavledning, inklusive fyra huvudsteg av ledning, förångning, konvektion och kondensation, är deras värmeledningsmetoder olika. Värmerör är endimensionell värmeöverföring, medan blötläggningsplattor är tvådimensionell värmeöverföring, med en större kontaktyta med värmeavledningsmediet, mer enhetlig värmeavledning och bättre anpassningsförmåga till behoven hos applikationer inom områden som miniatyriserade elektroniska enheter i 5G-eran. Relaterade studier har visat att prestandan för en kylfläns med en enhetlig värmeplatta är 20 % till 30 % högre än för ett värmerör, vilket ytterligare kan förbättra värmeledningsförmågan.
Ångkammaren består av ett förseglat rörskal, en porös vätskeabsorberande kärna och en arbetsvätska. Den flytande arbetsvätskan absorberar värme och avdunstar vid förångningsänden och transporteras sedan i gasform till kondensationsänden i kaviteten, där den avger värme och kondenserar. Den kondenserade flytande arbetsvätskan drivs av kapillärkraft och transporteras tillbaka till förångningsänden genom en porös sugkärna. I denna cykel kan värmeplattan arbeta självständigt utan extern drivenhet, vilket fullbordar en effektiv värmeöverföring. Blötläggningsplattan kan delas in i två typer enligt värmeöverföringsriktningen, och de två typerna av ångkammare överför värme längs tjockleks- och längdriktningarna, den förra kan ta bort mer värme genom storskalig kondensation; Den senare kan sända över långa avstånd och bibehålla utmärkt temperaturjämnhet. Ångkammaren är huvudsakligen uppdelad i standard ångkammare (större än eller lika med 2 mm), ultratunn ångkammare (<2mm), and extreme ultra-thin vapor chamber (≤ 0.6mm) according to different thicknesses.
Användningen av ångkammare kan delas in i två kategorier baserat på olika applikationsmiljöer, nämligen markmiljöapplikationer och flygmiljötillämpningar. Den förstnämnda befinner sig i en gravitationsmiljö, såsom 5G-basstationer, elektroniska produkter såsom mobiltelefoner och datorer, elektronisk kylning av fordon, etc., medan den senare befinner sig i en nollgravitations-, mikrogravitations- eller supergravitationsmiljö, såsom i flyg- och rymden. fält.
Elektroniska komponenter genererar en stor mängd värme i en liten volym, och effektiv värmeavledning har blivit en av de största svårigheterna i vidare teknisk utveckling. Jämfört med traditionella värmerör kan den enhetliga värmeplattan, som en ny typ av värmeledningsanordning, direkt kontakta värmekällan och enhetligt överföra värme i alla riktningar. Den har effektiv och enhetlig värmeledningsprestanda och används i stor utsträckning inom områden som elektronik, flyg och nya energifordon.
