CN101600324A - 电子设备的表面散热装置 - Google Patents

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本发明涉及一种电子设备的表面散热装置，具有附着于电子设备外的部位，其特征是：包括吸水结构层，贮水结构层，输水结构层和蒸发结构层。本发明的优点是：它能够在电子设备表面温度较高时，不使用风扇，不消耗手机电池，自动增强表面散热的速率，防止温度进一步升高。本装置就像一种人工智能皮肤，模仿生物体在环境温度过高或剧烈运动时的体温调节机理，通过出汗的方式，在需要的时候增强与环境的换热。这种人工智能皮肤包括吸水结构，贮水结构，输水结构和蒸发结构四个主要功能模块，以完成与环境的水分(即“汗”)循环和热量交换。还包括一个防水层，与所要冷却的电子设备隔离。

Description

电子设备的表面散热装置
技术领域
本发明涉及一种电子设备的表面散热装置，主要用于手机、笔记本等小型电子计算通讯设备的表面散热。
背景技术
移动电子计算通讯设备近年来发展迅速。一方面是手机的性能不断提高，各种功能整合层出不穷；另一方面是移动计算机的进一步小型化，在“笔记本”之后又出现了更小巧、更灵活的“上网本”。手机与计算机的融合，引领了当今整个电子信息产业发展的方向。但是，要真正让手机流畅运行Windowns7等通用计算机操作系统，还缺少一项关键技术，那就是如何在不使用风扇和自然散热前提下，维持手机的表面温度不至于太高。理论计算表明，在25℃的环境温度下，维持手机表面温度不超过45℃，手机自然散热的理论极限(自然对流加黑体辐射)只有3W左右；然而，为了流畅运行Windows7通用桌面操作系统，即使使用Intel的下一代32nm技术，所需功率也至少需要10W。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子设备的表面散热装置，它能够在电子设备表面温度较高时，不使用风扇，不消耗手机电池，自动增强表面散热的速率，防止温度进一步升高。
本发明提供的技术方案是：一种电子设备的表面散热装置，具有附着于电子设备外的部位，其特征是：包括吸水结构层，贮水结构层，输水结构层和蒸发结构层。
而且，在吸水结构层与电子设备之间设有防水层。
而且，设有风扇，该风扇一端通向输水层和/或蒸发层，另一端通向大气。
而且，所述风扇是微型鼓风机或压电风扇。
而且，所述防水层是导热薄膜，吸水结构层是热电薄膜，贮水结构层的材料是水凝胶，输水结构层是呈网络状的毛细多孔纤维材料，蒸发结构层是憎水性多孔材料。
而且，所述导热薄膜的材料是聚四氟乙烯或聚酰亚胺，热电薄膜的材料是碲化铋半导体合金或超晶格(Supper Lattice)薄膜，水凝胶的材料是丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺，毛细多孔纤维材料是棉纱纺织品，憎水性多孔材料是多孔塑料。
本发明的优点是：
1.这种表面散热装置如同一个外套，如果用于手机105，它能够在手机105表面温度较高时，不使用风扇，不消耗手机电池，自动增强表面散热的速率，防止温度进一步升高。本装置就像一种人工智能皮肤，模仿生物体在环境温度过高或剧烈运动时的体温调节机理，通过出汗的方式，在需要的时候增强与环境的换热。这种人工智能皮肤包括吸水结构，贮水结构，输水结构和蒸发结构四个主要功能模块，以完成与环境的水分(即“汗”)循环和热量交换。还包括一个防水层，与所要冷却的电子设备隔离。本发明就像一种人工智能皮肤，模仿生物体在环境温度过高或剧烈运动时的体温调节机理，通过出汗的方式，在需要的时候增强与环境的换热。
2.上述贮水结构由一个一个的温度敏感水凝胶贮水池组成。温度敏感水凝胶的转变温度可以根据用户的要求在30℃到45℃的范围内调节。当温度低于温度敏感水凝胶的转变温度的时候，水分以固态的形式贮存在水凝胶内；而当温度高于转变温度的时候，水分会以液态的形式释出。
3.所述输水结构由亲水性毛细多孔体做成，通过毛细力的作用(类似于灯芯)，在需要强化换热的时候，把贮水结构析出的水分分配和输送到含湿饱和度比较低的地方。
4.所述蒸发结构是弱亲水性或憎水性的多孔膜，孔隙比较大，在需要强化换热的时候，水分在这里蒸发，并以水蒸气的形式通过扩散作用把热量带走。由于输水结构的毛细力相对比较大，水分不会从蒸发结构溢出。
本发明由于采用上述特殊材料和结构，可以在无需风扇散热和不消耗电池储能的情况下，实现以手机为代表的移动电子设备表面散热能力的突破。使用本发明之后，手机的芯片功率可以提高，从而可能流畅运行Windows7等通用桌面操作系统。
附图说明
图1为示意本发明结构以及在散热模式(a)和吸水模式(b)时的示意图。
图2为温度敏感水凝胶的吸水特性示意图。
图3为本发明的一个实例的表面散热能力测试结果曲线图。
具体实施方式
参照图1～图3，本发明所述的是：一种电子设备的表面散热装置，具有附着于电子设备外的部位，其特征是：包括吸水结构层106，贮水结构层103，输水结构层102和蒸发结构层101。
进一步的技术方案是，在吸水结构层106与电子设备之间可以设有防水层104。
而且，还可以设有风扇107，该风扇107一端通向输水层和/或蒸发层，另一端通向大气。所述风扇可以是微型鼓风机或压电风扇。
进一步的技术方案还可以是，所述防水层是导热薄膜，吸水结构层106是热电薄膜，贮水结构层103的材料是水凝胶，输水结构层102是呈网络状的毛细多孔纤维材料，蒸发结构层101是憎水性多孔材料。
建议，所述导热薄膜的材料是聚四氟乙烯(Teflon薄膜)或聚酰亚胺(Kapton薄膜)，热电薄膜的材料是碲化铋半导体合金或超晶格(Supper Lattice)薄膜，水凝胶的材料是丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺，毛细多孔纤维材料是棉纱纺织品，憎水性多孔材料是多孔塑料。
在选择材料时应注意，所述水凝胶是温度敏感型水凝胶，即存在一个吸水转变温度，当水凝胶的温度低于这个转变温度时，吸水膨胀；当水凝胶的温度高于这个转变温度时，放水收缩。通常由N(氮)取代的丙烯酰胺(AAm)或类似单体合成，比如(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)。其转变温度受N-取代基的体积影响，还可能通过无机盐的浓度调节，如图2所示。所述输水结构层可以是与热管里的多孔芯类似，可以是碳纤维，也可以是烧结的金属多孔膜，甚至也可以是纺织品的纤维。
当将本发明用于手机105时，如同一层舒适柔软的皮肤包围在手机105的表面，包括防水层104，吸水结构层106，贮水结构层103，输水结构层102和蒸发结构层101。
防水层104是一层不透水的导热薄膜，使本发明与手机105隔离开来。
吸水结构层106是一个热电薄膜。当手机105充电的时候，吸水结构层106如图1(a)所示开启，利用热电效应在外表面制冷，冷却温湿空气108，以降低其中水蒸气的饱和蒸汽压，使水蒸气凝结成液态水。风扇107是一个可选的辅助原件，主要是为了在必要时(比如，需要的水的量比较大，或者空气中的水分比较少)增大空气的流量。当手机105正常使用时，吸水结构层106和风扇107处于关闭状态，如图1(b)所示，以避免消耗电池能量。
贮水结构层103由温度敏感水凝胶做成，并由输水网络102分割成一个一个的小块。温度敏感水凝胶具有随温度的变化而改变的吸水/放水特性。如图2所示，不同的离子浓度给定了一个特定的转变温度202。当水凝胶的温度低于对应的转变温度的时候，水凝胶处于203所示状态，可以贮存大量的水分，同时保持一种凝胶状，水分不会随意流动。当水凝胶的温度升高，超过转变温度之后，水凝胶内的水分可以迅速释出，水凝胶进入201所示状态。释出的水分被输水结构输送到蒸发结构，参与蒸发散热。
输水结构层102是由亲水性的毛细多孔纤维制成的网络。由于毛细力的作用，水分会自动在输水结构层102内从含湿饱和度比较高的地方，流向含湿饱和度比较低的地方，完成水分的输运和分配。
蒸发结构层101覆盖本发明的外表面，由憎水性多孔材料做成。由于其憎水性，液态水不能从孔隙中溢出；水分只能在这里蒸发变成水蒸气以后，以气态的形式扩散到空气中110、109，并带走汽化潜热。蒸发结构层101的颜色和外形可以根据用户的喜好经行调整。
图3给出了一个本发明的实例的使用效果，并与相同条件下不使用本发明时的情形相比较。曲线301和302是不使用本发明时的手机模型表面最高温度和平均温度，曲线303和304是同一手机105模型在相同环境条件下的表面最高温度和平均温度。本发明使得手机表面温度降低了30-40℃，并且使温度分布更趋于均匀一致。测试时，手机模型的功率维持在5.5W，环境温度为25℃，相对湿度约为10％。

Claims (6)

1.一种电子设备的表面散热装置，具有附着于电子设备外的部位，其特征是：包括吸水结构层(106)，贮水结构层(103)，输水结构层(102)和蒸发结构层(101)。
2.根据权利要求1所述的电子设备的表面散热装置，其特征是：在吸水结构层(106)与电子设备之间设有防水层(104)。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备的表面散热装置，其特征是：设有风扇(107)，该风扇(107)一端通向输水层和/或蒸发层，另一端通向大气。
4.根据权利要求3所述的电子设备的表面散热装置，其特征是：所述风扇是微型鼓风机或压电风扇。
5.根据权利要求2所述的电子设备的表面散热装置，其特征是：所述防水层是导热薄膜，吸水结构层(106)是热电薄膜，贮水结构层(103)的材料是水凝胶，输水结构层(102)是呈网络状的毛细多孔纤维材料，蒸发结构层(101)是憎水性多孔材料。
6.根据权利要求5所述的电子设备的表面散热装置，其特征是：所述导热薄膜的材料是聚四氟乙烯或聚酰亚胺，热电薄膜的材料是碲化铋半导体合金或超晶格薄膜，水凝胶的材料是丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺，毛细多孔纤维材料是棉纱纺织品，憎水性多孔材料是多孔塑料。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104976907A (zh) * 2014-04-08 2015-10-14 丰田自动车株式会社 热管
CN107089017A (zh) * 2016-02-17 2017-08-25 厦门市豪尔新材料股份有限公司 一种高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺
CN107241878A (zh) * 2016-03-29 2017-10-10 奇鋐科技股份有限公司 用于行动装置之具有散热及保护的外壳
CN108332174A (zh) * 2018-02-07 2018-07-27 武汉大学 一种应用于大功率led照明设备出光面的散热系统及方法
CN110402072A (zh) * 2019-08-23 2019-11-01 杜行 手机散热装置
CN111867318A (zh) * 2019-04-25 2020-10-30 华为技术有限公司 一种散热结构及电子设备
CN113939148A (zh) * 2021-09-13 2022-01-14 江苏大学 一种仿生汗腺及仿生皮肤
CN113939139A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 华为技术有限公司 一种散热组件及电子设备
CN113983840A (zh) * 2021-09-13 2022-01-28 江苏大学 一种具有刚性特性的可移植的仿生汗腺及智能机器人
WO2023035294A1 (zh) * 2021-09-13 2023-03-16 江苏大学 一种仿生汗腺及仿生皮肤

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100349285C (zh) * 2004-04-12 2007-11-14 中南大学 用于电子器件冷却的循环流动型脉动热管
CN1697171A (zh) * 2004-05-12 2005-11-16 王训忠 内含平行微流道的平板式热管
CN101329592A (zh) * 2007-06-20 2008-12-24 王炯中 散热片具有真空腔室的电脑散热装置
CN101093411A (zh) * 2007-07-16 2007-12-26 杨继新 一种电脑cpu自冷却装置
CN101420838A (zh) * 2008-06-19 2009-04-29 江苏永昇空调有限公司 电子模块的高效冷却装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104976907A (zh) * 2014-04-08 2015-10-14 丰田自动车株式会社 热管
CN107089017A (zh) * 2016-02-17 2017-08-25 厦门市豪尔新材料股份有限公司 一种高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺
CN107241878A (zh) * 2016-03-29 2017-10-10 奇鋐科技股份有限公司 用于行动装置之具有散热及保护的外壳
CN108332174B (zh) * 2018-02-07 2019-12-24 武汉大学 一种应用于大功率led照明设备出光面的散热系统及方法
CN108332174A (zh) * 2018-02-07 2018-07-27 武汉大学 一种应用于大功率led照明设备出光面的散热系统及方法
CN111867318A (zh) * 2019-04-25 2020-10-30 华为技术有限公司 一种散热结构及电子设备
CN111867318B (zh) * 2019-04-25 2021-12-21 华为技术有限公司 一种散热结构及电子设备
CN110402072A (zh) * 2019-08-23 2019-11-01 杜行 手机散热装置
CN113939139A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 华为技术有限公司 一种散热组件及电子设备
CN113939139B (zh) * 2020-06-29 2023-03-31 华为技术有限公司 一种散热组件及电子设备
CN113939148A (zh) * 2021-09-13 2022-01-14 江苏大学 一种仿生汗腺及仿生皮肤
CN113983840A (zh) * 2021-09-13 2022-01-28 江苏大学 一种具有刚性特性的可移植的仿生汗腺及智能机器人
WO2023035294A1 (zh) * 2021-09-13 2023-03-16 江苏大学 一种仿生汗腺及仿生皮肤
GB2615655A (en) * 2021-09-13 2023-08-16 Univ Jiangsu Bionic sweat gland and bionic skin
CN113983840B (zh) * 2021-09-13 2023-12-15 江苏大学 一种具有刚性特性的可移植的仿生汗腺及智能机器人

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