Разработка и применение паровой камеры

С появлением и быстрым развитием технологий мобильной связи пятого поколения (технология 5G) электронные продукты, особенно смартфоны, планшеты и другие продукты, все больше движутся в сторону высокой производительности, высокой интеграции и миниатюризации, что приводит к сверхвысокому тепловому потоку. плотность в очень узких пространствах. Являясь эффективным элементом теплопередачи, паровая камера обладает характеристиками низкого термического сопротивления и однородной температуры и широко используется в модуле рассеивания тепла в оборудовании с высоким тепловым потоком.

Прогресс электронной промышленности привел к развитию электронных продуктов в сторону небольших размеров и высокой степени интеграции, что приводит к более высокому энергопотреблению электронных компонентов. Например, расчетное рассеяние усилителей запрещенной зоны в военной и аэрокосмической промышленности превышает 1000 Вт/см2. Обычные радиаторы больше не могут удовлетворить потребности в рассеивании тепла с высокой плотностью теплового потока. Два типа радиаторов с приводом от капилляров, такие как тепловые трубки, плоские тепловые трубки и паровая камера, оказались наиболее эффективными пассивными охлаждающими устройствами среди двух охлаждающих устройств. Они имеют такие преимущества, как высокая теплопроводность, хороший эффект выравнивания температуры и сильная структурная адаптируемость. Паровая камера стала горячей точкой исследований для многих ученых в стране и за рубежом из-за ее более высокой эффективности рассеивания тепла.

В настоящее время методы отвода тепла, используемые для электронных устройств, в основном включают отвод тепла графитом, отвод тепла графена, отвод тепла гелем теплопроводности, охлаждение тепловой трубкой, охлаждение паровой камеры и т. д., как показано в таблице 1. Среди них отвод тепла графитом. , рассеивание тепла графена и тепловыделение теплопроводного геля относятся к теплоотводящим материалам с ограниченным эффектом рассеивания тепла, в основном используемым в небольших электронных продуктах; Тепловые трубки и тепловые пластины представляют собой компоненты рассеивания тепла с высокой эффективностью рассеивания тепла и в основном используются в крупном и среднем электронном оборудовании. Хотя и тепловые трубы, и паровая камера используют фазовый переход для достижения рассеивания тепла, включая четыре основных этапа проводимости, испарение, конвекцию и конденсацию, их методы теплопроводности различны. Тепловые трубки обеспечивают одномерную передачу тепла, а пластины впитывания представляют собой двумерную передачу тепла, с большей площадью контакта со средой рассеивания тепла, более равномерным рассеиванием тепла и лучшей адаптируемостью к потребностям приложений в таких областях, как миниатюрные электронные устройства. в эпоху 5G. Сопутствующие исследования показали, что производительность радиатора с однородной тепловой пластиной на 20–30 % выше, чем у тепловой трубки, что может еще больше повысить эффективность теплопроводности.

Паровая камера состоит из герметичной трубчатой ​​оболочки, пористой поглощающей жидкость сердцевины и рабочей жидкости. Жидкое рабочее тело поглощает тепло и испаряется на конце испарения, а затем в газообразном виде транспортируется к концу конденсации в полости, где выделяет тепло и конденсируется. Конденсированная жидкая рабочая жидкость приводится в движение капиллярной силой и транспортируется обратно к концу испарения через пористую всасывающую сердцевину. В этом цикле нагревательная пластина может работать независимо, без внешнего привода, обеспечивая тем самым эффективную передачу тепла. Пластину для замачивания можно разделить на два типа в зависимости от направления теплопередачи, и два типа паровой камеры передают тепло по толщине и длине. Первый может отводить больше тепла за счет крупномасштабной конденсации; Последний может передавать данные на большие расстояния и поддерживать превосходные характеристики однородности температуры. Паровая камера в основном разделена на стандартную паровую камеру (более или равна 2 мм), ультратонкую паровую камеру (<2mm), and extreme ultra-thin vapor chamber (≤ 0.6mm) according to different thicknesses.

Применение испарительных камер можно разделить на две категории в зависимости от различных условий применения, а именно: применение наземных условий и применение в аэрокосмической среде. Первый находится в гравитационной среде, например базовые станции 5G, электронные продукты, такие как мобильные телефоны и компьютеры, автомобильное электронное охлаждение и т. д., а второй находится в среде невесомости, микрогравитации или супергравитации, например, в аэрокосмической отрасли. поле.

Электронные компоненты генерируют большое количество тепла в небольшом объеме, и эффективное рассеивание тепла стало одной из основных трудностей дальнейшего технологического развития. По сравнению с традиционными тепловыми трубками, единая тепловая пластина, являясь новым типом устройства теплопроводности, может напрямую контактировать с источником тепла и равномерно передавать тепло во всех направлениях. Он обладает эффективными и равномерными характеристиками теплопроводности и широко используется в таких областях, как электроника, аэрокосмическая промышленность и новые энергетические транспортные средства.