电子设备“冷却心脏”——超薄柔性均热板
热设计
当折叠屏手机越折越薄、可穿戴设备贴肤更亲、新能源汽车电子模块 “挤” 进狭小空间 —— 热管理，早已成为制约电子设备 “轻薄化 + 高性能” 的核心瓶颈。而能在毫米级厚度、动态弯折场景下高效导散热的技术，更是行业亟待突破的 “卡脖子” 方向。
超薄均热板：5G高传输设备的最佳散热方案
随着物联网、车联网、智慧制造、智慧城市与自动驾驶等5G新兴应用的普及，相关零组件规格提升正面临着严峻的热管理问题。超薄均热板被业界视为5G高传输设备的最佳散热方案，其操作原理是利用内部两相蒸发和冷凝现象，将热量传递到整个均热板平面上。超薄均热板具有低热阻和高温度均匀性的特点，因此特别适用于高热通量5G通讯用的散热元件。然而，随着设备功率密度的提高和手机超薄化带来的内部空间不断减小，对高性能超薄均热板的需求越来越迫切，技术难度也随之增加。2.1 研究突破：0.27mm超薄蒸汽腔体的创新实践在超薄均热板技术领域，张仕伟教授及其团队取得了令人瞩目的成就。他们提出了一种蒸汽-液体共面结构的超薄蒸汽腔体，有效减少了蒸汽流动的压力损失。这种超薄蒸汽腔体的厚度仅为0.27毫米，但导热性能高达10000W/mK。这一突破性成果得益于三大技术创新：
- 蒸汽-液体共面结构设计，有效减少蒸汽流动压力损失；
团队还通过理论模型对其传热能力和热阻进行了建模，更好地理解了超薄蒸汽腔体的传热机制。这种极薄蒸汽腔体在实际紧凑应用的热管理中表现出卓越优势，为最小化热控制设备指明了新方向。除了超薄特性，张仕伟教授团队在柔性均热板领域也有重要创新。他们开发了一种超薄柔性均热板构造，包括依次布置的至少2个均热板，每个均热板内均设有密封腔体，相邻均热板之间设有柔性传热层。这一设计的精妙之处在于，相邻均热板通过柔性传热层连接，均热板的热量能够通过柔性传热层互相传递，有效提升了整体均温性能。柔性传热层具有的柔性特点，使超薄柔性均热板构造能够在柔性传热层处进行弯折，从而可以应用于需要弯折安装的场景，满足更复杂的散热要求。（1）提出了一种集成超薄均热板的电池热管理系统，以增强散热和温度均匀性。这项工作的独特贡献在于UTVC的设计、制造和应用，该UTVC具有复合灯芯结构，结合了铜网和烧结铜粉，具有卓越的毛细管性能。研究了UTVCs的热性能、复合材料灯芯的毛细管上升行为以及BTMS在不同条件下的冷却效率。实验结果表明，BTMS与UTVC集成可显著降低电池最高表面温度高达21.9%，并在放电率为3C时将最大温差降低19.4%，从而提高温度均匀性。DOI：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2025.120417（2）提出了一种新型铰链结构，并将其应用于铰链式超薄柔性热管（HUTFHP），以实现高效的柔性固体传热。铰链结构由空心部分和两张石墨烯纸组成，以增强机械强度和固体传热。因此，可以完全避免传统FHP在弯曲过程中遇到的常见性能下降问题。DOI：https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2025.109598（3）提出了一种低成本、实用的防露变电导热管（VCHP），以解决平衡防露和高热通量散发的双重挑战。对VCHP的设计参数进行了优化，表明非凝性气体的充注压力是影响热阻的关键因素，而填充比和储层长度的影响相对较小。研究发现，VCHP在不同的冷却和重力条件下表现出显著的可变热阻，在低功率时热阻达到1.95 °C/W，在高功率时降至0.09 °C/W。DOI：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2025.120288（4）介绍了一种用于高热通量多芯片冷却的抗膨胀3D均热板。基于热阻网络分析优化壳芯结构，以最大限度地减少热源和工作流体之间的热阻。通过综合实验评估均热板的传热性能，评估加工参数和使用条件的影响。DOI：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.127256（5）介绍了一种具有集成功能支撑结构的创新型L型超薄均热板。这些战略性放置的支撑结构有效降低了盖板塌陷引起的蒸汽阻力。综合热性能测试表明，所提方法取得了优异的效果，最大导热系数为8233.82 W/m·K，最大功率极限为40 W。DOI：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.126013（6）提出了一种激光烧结复合灯芯来解决传热性能受到灯芯结构毛细管约束的限制。以乙醇和丙酮为工作液，对微槽灯芯（MW）和槽-螺旋编织网复合灯芯（GSCW）进行了实验评价。 DOI：https://doi.org/10.3390/mi16040370
总结
超薄柔性聚合物均热板作为电子设备散热瓶颈的关键解决方案，正引领热管理技术进入一个新的发展阶段。华南理工大学张仕伟教授的研究成果不仅突破了超薄均热板的技术极限，更为未来电子设备的设计与创新提供了更多可能性。
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