来源：Langmuir

原文：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c00307

01 背景介绍

毛细管驱动的热管由于其设计简单、成本低、设计灵活和良好的散热能力，可能是当代热管理微电子元件最流行的解决方案。在智能手机和笔记本电脑中，将通用的管状设计压扁，以进一步压缩。热管原理上是通过真空室中工作流体的潜热转换来传播微电子元件发出的过量热量的。围护结构的冷热两端分别充当蒸发器和冷凝器，而中间部分的功能是通过中央中空区域为(i)蒸汽流动(从热端到冷端)和(ii)通过毛细作用通过灯芯结构的冷凝水流动(从冷端到热端)提供通道。在中部，蒸汽和凝结水逆流流动，由表面张力流体力造成的自由表面界面将两者分开。热管的设计目标是通过允许沿热管输送热量和在冷凝器端散热来降低附在蒸发器端的组件的工作温度。

02 成果掠影

近日，韩国Chonnam National大学的Kiju Kang教授针对电子冷却系统的热解决方案取得最新进展。毛细管驱动的热管是压缩电子冷却系统的有效热解决方案。我们为移动应用提供了一种超轻量化的热管热解决方案。在我们的研究中，封装工作流体相变过程的外壳是通过厚度为~ 40 μm的化学镀制成的。此外，通过毛细管将冷凝液输送到热源的灯芯结构也被化学镀到外壳的内表面，形成一个100 μm厚的微孔层。这种灯芯结构通过在微孔灯芯层上形成纳米纹理的发黑而依次超亲水性化。我们的原型超轻热管(uhp)的有效密度，作为轻量化的衡量标准，表明，平均而言，具有相似外部尺寸的烧结铜粉芯的商业同类产品的重量减轻了73%(例如，与~ 10.0 g相比，约2.7 g)，同时提供等效的散热。此外，由于超薄壁外壳和灯芯的额外散热，uHP在蒸发器温度降低25%的情况下运行。研究成果以“An Ultralight Capillary-Driven Heat Pipe”为题发表在《LANGMUIR》。

03 图文导读

图1. 一种原始设备制造商(OEM)毛细管驱动热管，以铜管为包壳，烧结铜粉为芯，微结构。

图2.一种超轻量毛细管驱动热管的制造工艺。

图3. 毛细管泵送测量。

图4.当α = 0°和90°时，试样分别充当热管和热虹吸。

图5.超轻毛细管驱动热管原型的结构和微观结构。

图6.比较灯芯表面处理的润湿性测试。

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