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热管技术及应用[7]:柔性热管构造

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发表于 2021-3-3 13:13:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
柔性热管是一种具有弯曲变形特征的热管。其工作原理与常规热管一致,由蒸发端、冷凝端和绝热端组成,一般情况下柔性部分位于绝热段,如图1。柔性连接可实现热管的弯曲变形,便于安装和自由地调节冷凝端和蒸发端的相对位置,可与某些复杂外形元件表面高效贴合,在狭小空间电子器件散热场合应用有独特优势。尤其值得一提的是,柔性热管特别能适应频繁振动或有相对运动条件下电子器件散热。根据柔性部位材质不同,柔性热管可以分为金属柔性热管、有机聚合物柔性热管以及金属-聚合物柔性热管。
图1.png
                              
图1 柔性热管结构示意图

1.    金属柔性热管
图2.png

图2 金属柔性热管:(a) 延展型,(b) 波纹管型
金属柔性热管主要有基于金属本身延展性实现柔性变形热管和利用金属波纹管柔性连接的热管,如图2所示。金属柔性热管不仅具有较高的导热率、较低的热阻,而且可以达到较高的结构强度,能够承受比较大的内部压力,保证热管稳定运行。但是,受金属自身延展性以及波纹管形变的限制,金属柔性热管一般变形量较小。此外,金属管作为蒸发段和冷凝段,往往约束了与电子器件之间的有效接触,导致蒸发段和冷凝段热阻较大。
2.    有机聚合物柔性热管
有机聚合物柔性热管(图3)是指利用柔性有机聚合物为封装壳体材料的一类热管。与金属材料相比,有机聚合物具有良好的柔韧性、绝缘性、轻质等优点,可满足柔性可折叠电子器件、航空航天减重器件等特殊条件下的散热要求。
有机聚合物柔性热管,因有机聚合物具有弹性高、柔性大的特性,能够达到90°以上的弯曲变形,使得弯曲程度超过金属柔性热管。并且,有机聚合物柔性热管可以实现蒸发段与某些外形复杂的电子元件表面高效贴合,尤其适用于曲面热源散热、粗糙表面散热等复杂情况。但是,由于有机物聚合物的小导热率、低软化温度、大热膨胀系数,导致此类热管传热量小,仅适用于发热功率低的电子器件。
       图3.png 图4.png
图3 聚合物柔性热管                4 金属-聚合物柔性热管

3.    金属-聚合物柔性热管
金属-聚合物柔性热管(图4)是在蒸发端与冷凝端采用金属材料,在柔性连接部分采用聚合物。此类热管利用金属材料良好的导热性能,实现蒸发段与冷凝段高效传热的效果。并且,利用聚合物材料良好的柔性,实现热管的大弯曲变形。金属-聚合物复合型柔性热管很好地解决了大弯曲变形和高效传热的双重需求。

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