CN109152298B - 一种轻质温控装置及其制造方法 - Google Patents

一种轻质温控装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109152298B
CN109152298B CN201811154217.2A CN201811154217A CN109152298B CN 109152298 B CN109152298 B CN 109152298B CN 201811154217 A CN201811154217 A CN 201811154217A CN 109152298 B CN109152298 B CN 109152298B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
temperature control
control device
manufacturing
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811154217.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109152298A (zh
Inventor
陈磊
张涛
李卓达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Original Assignee
Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology filed Critical Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Priority to CN201811154217.2A priority Critical patent/CN109152298B/zh
Publication of CN109152298A publication Critical patent/CN109152298A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109152298B publication Critical patent/CN109152298B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/20—Cooling means
    • G06F1/203—Cooling means for portable computers, e.g. for laptops
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20309—Evaporators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20509—Multiple-component heat spreaders; Multi-component heat-conducting support plates; Multi-component non-closed heat-conducting structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种轻质温控装置及其制造方法。所述温控装置包括一体化连接的温控单元和结构单元，温控单元为热管或均温板；温控单元包括导热部件和设置在导热部件的一端的散热部件；结构单元包裹导热部件，结构单元由复合材料制成。所述制造方法包括：通过机加工或挤制成型或增材制造的方法制成由散热部件和导热部件一体化形成的温控单元；通过增材制造或胶接共固化的方法将复合材料一体化成型于导热部件的四周外侧而形成结构单元，由此制得所述温控装置。本发明中所述温控装置具有轻质、小型、导热散热功能强以及承载能力强的优点。本发明中的制造方法简单可控、能根据不同的温控与承载需求制造出温控‑承载一体化结构的轻质温控装置。

Description

一种轻质温控装置及其制造方法
技术领域
本发明属于温控装置技术领域，尤其涉及一种轻质温控装置及其制造方法。
背景技术
现代化武器装备与工程结构的轻量化需求与日俱增，同时其热功率密度也大幅提升，分别设计并制造承载结构与温控结构已经难以满足其减重需求与小空间多功能集成需求。
热管技术源自1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。此后，研究人员在热管技术的基础上发展了热导率更高的真空腔均温板(Vapor Chamber)技术，普通热管为一维线性热传导，而真空腔均温板中的热量则是在一个二维的面上传导，因此效率更高。
目前均温板技术在解决小体积薄型化电子装置(例如笔记本电脑、平板电脑等)的导热散热问题方面得到了广泛的应用，所采用的均温板一般为重量、体积都比较小的小型均温板，目前的研究也均专注在如何提高均温板的在吸热-导热-散热等方面的性能。尽管均温板技术可以用于解决具有大功率密度电子器件的导热散热问题，但是引入均温板温控系统特别是大型均温板温控系统会带来额外的重量与体积增量，这在一定程度上会制约其应用范围；而现有的小型均温板并不能满足大型电子器件的导热散热要求以及大型电子器件的承重要求。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种轻质温控装置及其制造方法。本发明中的轻质温控装置具有轻质、小型、导热散热功能强以及承载能力强的优点。本发明中的制造方法简单可控、可以根据不同的温控需求与承载需求制造出具有高度集成的温控-承载一体化结构的所述轻质温控装置。
为了实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种轻质温控装置，包括一体化连接的温控单元和结构单元，所述温控单元为热管或均温板；所述温控单元包括导热部件和设置在所述导热部件的一端的散热部件；所述结构单元包裹所述导热部件，所述结构单元由复合材料制成。
优选地，所述导热部件的四周的外侧壁上间隔设置有至少一个凸部，所述结构单元的内侧壁上设置有与所述凸部相匹配的凹槽，所述导热部件和所述结构单元之间通过所述凸部和所述凹槽配合连接。
优选地，所述温控单元为均温板，所述导热部件的另一端设置有铜网微状蒸发器，所述导热部件通过所述铜网微状蒸发器与热源连接。
优选地，所述导热部件具有腔室，所述腔室内设置有毛细结构和工作流体；所述毛细结构设置在所述腔室的内侧壁上，所述毛细结构为沟槽式毛细结构、多孔式毛细结构、网状毛细结构或粉末烧结毛细结构。
优选地，所述复合材料为树脂基复合材料、陶瓷基复合材料或金属基复合材料。
本发明在第二方面提供了本发明在第一方面所述的轻质温控装置的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(1)通过机加工或挤制成型或增材制造的方法制成由所述散热部件和所述导热部件一体化形成的温控单元；和
(2)通过增材制造或胶接共固化的方法将所述复合材料一体化成型于所述导热部件的四周外侧而形成所述结构单元，由此制得具有一体化结构的所述轻质温控装置。
优选地，所述温控单元为均温板，所述散热部件由多个散热翅片组成；在步骤(1)中，通过挤制成型或增材制造的方法制成由所述散热部件和所述导热部件一体化形成的温控单元。
优选地，所述复合材料为碳纤维增强树脂基复合材料，优选为碳纤维增强环氧树脂基复合材料。
优选地，在步骤(2)中，通过胶接共固化的方法将所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料一体化成型于所述导热部件的四周外侧而形成所述结构单元，所述胶接共固化的方法包括如下子步骤：
(a)将碳纤维编织成具有用于容置所述导热部件的腔体的碳纤维预制体；
(b)将环氧树脂、固化剂和选自由2-甲基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑组成的组的咪唑类促进剂混合均匀，得到混合料，然后用所述混合料浸渍所述碳纤维预制体，得到具有腔体的碳纤维增强环氧树脂预浸料；和
(c)将胶粘剂涂刷于所述导热部件的四周的外侧壁，然后将涂刷有胶粘剂的所述导热部件置于步骤(b)得到的碳纤维增强环氧树脂预浸料的腔体中，再将容置有所述导热部件的所述碳纤维增强环氧树脂预浸料进行固化，从而在所述导热部件的四周外侧形成所述结构单元。
优选地，所述固化的温度为120～150℃，所述固化的压力为0.1～2MPa，所述固化的时间为1～4h。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
(1)本发明中的轻质温控装置包括温控单元和包裹在导热部件的四周外侧的由复合材料制成的结构单元，该结构单元具有轻质、高强的结构特性以及优异的可设计性，使得所述结构单元可以灵活地包裹所述导热部件，相比普通的温控单元，本发明中的轻质温控装置的重量明显轻量化，体积明显变小，承载能力明显增强，而导热散热功能不受影响。本发明中的轻质温控装置具有轻质、小型化、导热散热功能强以及承载能力强的优点；将本发明中的轻质温控装置应用在电子器件中，相比独立设计的承载结构与温控结构可很好的满足电子器件减重的需求与小空间多功能集成的需求。
(2)本发明一些优选的实施方案中，所述导热部件的四周的外侧壁上间隔设置有至少一个凸部，所述结构单元的内侧壁上设置有与所述凸部相匹配的凹槽，所述导热部件和所述结构单元之间通过所述凸部和所述凹槽配合连接，如此可以进一步保证所述导热部件与所述结构单元之间包裹连接的稳定性，从而进一步保证了所述轻质温控装置结构的稳定性，并且在一定程度上能进一步提高所述轻质温控装置结构的承载能力，能更好地承受各类力学环境载荷。
(3)本发明中的制造方法简单可控、所述复合材料的结构布局灵活、成型工艺多样、可以根据不同的温控需求与承载需求制造出具有高度集成的温控-承载一体化结构的所述轻质温控装置；此外，本发明中的制造方法采用一体化连接、一体化成型或集成度较高的整体式原位制造技术，不仅可以节省原材料成本，更可有效的减少制造时间，进而可以大幅降低生产成本。
附图说明
本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
图1是本发明的一个具体实施方式中的轻质温控装置的结构示意图。
图2是图1中的轻质温控装置在应用过程中的结构示意图。
图中：1：导热部件；11：凸部；2：散热部件；3：结构单元；4：热源。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明在第一方面提供了一种轻质温控装置，图1是本发明的一个具体实施方式中的轻质温控装置的结构示意图，图2是图1中的轻质温控装置在应用过程中的结构示意图。
在本发明中，所述轻质温控装置包括一体化连接的温控单元和结构单元3，所述温控单元为热管或均温板；所述温控单元包括导热部件1和设置在所述导热部件1的一端的散热部件2；所述结构单元3包裹所述导热部件1，如图1和图2所示，所述结构单元由复合材料制成。
在本发明中，优选为所述温控单元为均温板，所述复合材料为质量轻、强度高的轻质高强的结构复合材料；在本发明中，所述散热部件2优选为具有自散热结构的散热部件；在本发明，例如可以根据所述轻质温控装置的散热环境的不同(热交换介质不同)，可以选择不同的散热部件，所述散热部件例如可以为散热网或者由多个散热翅片组成，或者为具有高对流换热表面或高发射率表面的散热层结构。在本发明中，所述导热部件1通常为内部包含有相变循环以及微结构(例如毛细结构)的金属结构导热系统，其内部为真空腔体，真空腔体底部的工质在吸收热源热量后蒸发扩散到真空腔内，并通过冷凝将热量传至散热部件，冷凝后的工质回流至导热部件底部，完成一个相变传热循环。
在本发明中，当所述轻质温控装置应用在电子器件中时，所述导热部件例如可以与电子器件的热源4(例如高温热源)直接接触，例如如图2所示，所述散热部件设置在所述导热部件远离所述热源的一端，所述散热部件与散热环境中的热交换介质接触；所述结构单元可以与电子器件中的其它结构相连，能起到很好的承重功能；在本发明中，所述轻质温控装置依靠温控单元的超高热导率满足热量快速导、散的温控要求，依靠复合材料的承载能力强的特点，能承受各类力学环境载荷，从而达到温控-承载一体化的目的；相比独立设计的承载结构与温控结构可很好的满足电子器件减重的需求与小空间多功能集成的需求。
在本发明中，所述轻质温控装置包括温控单元和包裹在导热部件的四周外侧的由复合材料制成的结构单元，该结构单元具有轻质、高强的结构特性以及优异的可设计性，使得所述结构单元可以灵活地包裹所述导热部件的外侧壁，结构布置合理，且可以根据需要承重的部位的结构灵活地设计所述结构单元的形状；相比普通的温控单元(例如均温板)特别是大型的温控单元，本发明中的轻质温控装置的重量明显轻量化，体积明显变小(小型化)，承载能力明显增强，而导热散热功能不受影响。本发明中的轻质温控装置具有轻质、小型化、导热散热功能强以及承载能力强的优点。特别说明的是，本发明对所述轻质温控装置的尺寸没有特别的限制，在本发明中，可以将所述轻质温控装置设计成小尺寸结构，也可以根据使用的需要设置成大尺寸结构，而即使将所述轻质温控装置设计成大尺寸结构，其与具有同等散热能力的大尺寸普通均温板相比，具有明显轻量化、小型化的优势。
根据一些优选的实施方式，所述导热部件1的四周的外侧壁上间隔设置有至少一个凸部11，例如如图1和图2所示，所述结构单元3的内侧壁上设置有与所述凸部11相匹配的凹槽，所述导热部件1和所述结构单元3之间通过所述凸部11和所述凹槽配合连接，如此可以进一步保证所述导热部件1与所述结构单元之间包裹连接的稳定性，从而进一步保证了所述轻质温控装置结构的稳定性，并且在一定程度上能进一步提高所述轻质温控装置结构的承载能力，能更好地承受各类力学环境载荷。在本发明中，所述凹槽的数量与所述凸部的数量相同。
根据一些优选的实施方式，所述导热部件1的四周的外侧壁上间隔均匀地设置有多个凸部11(例如4个、8个或12个)，所述结构单元3的内侧壁上间隔均匀地设置有多个与所述凸部11相匹配的凹槽。
根据一个具体的实施方式，所述导热部件1的四周的每个外侧壁均设置有一个所述凸部11。
根据一些优选的实施方式，所述散热部件2的长度长于所述导热部件1的长度，如图1和如图2所示，如此可以加快所述导热部件中吸收的热量的散失；在本发明中，所述散热部件的长度和所述导热部件的长度指的是沿图1和图2所示出的左右方向的长度。
根据一些优选的实施方式，所述温控单元为均温板，所述导热部件1的另一端设置有铜网微状蒸发器，所述导热部件通过所述铜网微状蒸发器与热源4连接。在本发明中，所述铜网微状蒸发器的设置可以提高所述导热部件的吸热导热能，所述导热部件可以利用铜网微状蒸发器的微结构高表面积提高蒸发效率、利用微结构毛细力提高冷凝回流效率，从而实现超高传热效率。在本发明中，当所述温控单元为均温板时，所述导热部件的一端例如可以指的是所述导热部件的一个端面。
根据一些优选的实施方式，所述导热部件具有腔室(图1和图2中均未示出)，所述腔室设置在所述导热部件包括的导热部件本体内，所述腔室内设置有毛细结构和工作流体；所述毛细结构设置在所述腔室的内侧壁上，所述毛细结构为沟槽式毛细结构、多孔式毛细结构、网状毛细结构或粉末烧结毛细结构。在本发明中，所述工作流体例如可以为水、乙醇、丙酮或其它具有低粘滞系数的液体。
根据一些优选的实施方式，所述复合材料为树脂基复合材料、陶瓷基复合材料或金属基复合材料。
本发明在第二方面提供了本发明在第一方面所述的轻质温控装置的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(1)通过机加工(例如焊接)或挤制成型或增材制造(例如原位增材制造)的方法制成由所述散热部件和所述导热部件一体化形成的温控单元，使得所述温控单元为整体结构；和
(2)通过增材制造或胶接共固化的方法将所述复合材料一体化成型于所述导热部件的四周外侧而形成所述结构单元，由此制得具有一体化结构的所述轻质温控装置。在本发明中，所述复合材料优选为高性能树脂基复合材料，这是因为所述高性能树脂基复合材料相比其它复合材料兼具质量更轻、强度高和更易于加工成型为各种形状的优点；所述高性能树脂基复合材料例如可以为碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维增强树脂基复合材料、芳纶纤维增强树脂基复合材料等。
本发明中的制造方法简单可控、所述复合材料的结构布局灵活、成型工艺多样、可以根据不同的温控需求与承载需求制造出具有高度集成的温控-承载一体化结构的所述轻质温控装置；此外，本发明中的制造方法采用一体化连接、一体化成型或集成度较高的整体式原位制造技术，可以高效地制得温控单元与结构单元一体化成型的轻质温控装置，不仅可以节省原材料成本，更可有效的减少制造时间，进而可以大幅降低生产成本。
根据一些优选的实施方式，所述温控单元为均温板，所述散热部件由多个散热翅片组成；在步骤(1)中，通过挤制成型或增材制造的方法制成由所述散热部件和所述导热部件一体化形成的温控单元，相比机加工的方法，可以更有效地较少加工制程，进而达到更好地减少制造时间及生产成本的效果。
根据一些优选的实施方式，所述导热部件包括导热部件本体和设于所述导热部件本体内的腔室，所述腔室的内填充有工作流体，所述腔室的内侧壁上设置有毛细结构。
根据一些优选的实施方式，所述导热部件的制造例如可以为以挤制成型的方法加工制成具有腔室的所述导热部件本体，同时于所述腔室的内侧壁上形成所述毛细结构；然后将所述导热部件本体的两端封闭并且进行抽真空及填入所述工作流体，从而得到所述导热部件。
根据一些优选的实施方式，所述复合材料为碳纤维增强树脂基复合材料，优选为碳纤维增强环氧树脂基复合材料(碳纤维/环氧树脂复合材料)。
根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，通过胶接共固化的方法将所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料一体化成型于所述导热部件的四周外侧而形成所述结构单元，所述胶接共固化的方法包括如下子步骤：
(a)将碳纤维编织成具有用于容置所述导热部件的腔体的碳纤维预制体；
(b)将环氧树脂、固化剂和选自由2-甲基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑组成的组的咪唑类促进剂混合均匀，得到混合料，然后用所述混合料浸渍所述碳纤维预制体，得到具有腔体的碳纤维增强环氧树脂预浸料；和
(c)将胶粘剂涂刷于所述导热部件的四周的外侧壁，然后将涂刷有胶粘剂的所述导热部件置于步骤(b)得到的碳纤维增强环氧树脂预浸料的腔体中，再将容置有所述导热部件的所述碳纤维增强环氧树脂预浸料进行固化，从而在所述导热部件的四周外侧形成所述结构单元。
在本发明中，优选为采用该胶接共固化的方法使得碳纤维增强环氧树脂基复合材料一体化成型于所述导热部件的四周外侧形成所述结构单元，从而使得所述温控单元与所述结构单元一体化成型；采用该胶接共固化的一体化成型方法，可以有效使得所述轻质温控装置具有一体化结构，所述温控单元与所述结构单元之间的结合强度高，使得所述轻质温控装置的结构更加稳定；此外，该胶接共固化具有制造简单可控、成型效率高、可以更加灵活地布置所述结构单元的结构形状。
根据一些优选的实施方式，所述环氧树脂为缩水甘油醚型、缩水甘油酯型或缩水甘油胺型环氧树脂；所述固化剂为胺类固化剂，所述胺类固化剂优选为双氰胺、三氟化硼单乙胺、间苯二胺、二氨基二苯甲烷中的一种或多种；和/或所述胶粘剂例如可以为环氧体系胶粘剂、有机硅体系胶粘剂。在本发明中，所述胶粘剂的涂刷厚度可以根据需要制得的所述轻质温控装置的尺寸而定。
根据一些优选的实施方式，所述混合料由环氧树脂100重量份、固化剂10～80重量份(例如10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75或80重量份)和咪唑类促进剂1.8～3.5重量份(例如1.8、2、2.2、2.5、2.8、3、3.2或3.5重量份)组成。在本发明中，优选为采用该原料配比的混合料浸渍所述碳纤维预制体，如此可以得到比重更小而力学强度更高以及承载能力更强的所述结构单元，使得本发明中的所述轻质温控装置的综合性能最佳。
根据一些优选的实施方式，所述固化的温度为120～150℃(例如120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃)，所述固化的压力为0.1～2MPa(例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2MPa)，所述固化的时间为1～4h(例如1、1.5、2、2.5、3、3.5、或4h)。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。这些实施例只是就本发明的优选实施方式进行举例说明，本发明的保护范围不应解释为仅限于这些实施例。
实施例1
制造一种轻质温控装置，制造方法为:
①通过增材制造的方法制成由所述散热部件和所述导热部件一体化形成的均温板，其中，所述导热部件与散热部件均选用2A12铝合金制得，所述导热部件的工作流体为丙酮；所述导热部件具有腔室，所述腔室的长度为300mm，宽度为220mm，高度为60mm，所述导热部件的壁厚为5mm。
②通过胶接共固化的方法将所述碳纤维增强环氧树脂复合材料一体化成型于所述导热部件的四周外侧而形成所述结构单元，具体为：将碳纤维编织成具有用于容置所述导热部件的腔体的碳纤维预制体；将环氧树脂100重量份、二氨基二苯甲烷固化剂50重量份和2-甲基咪唑促进剂2重量份混合均匀，得到混合料，然后用所述混合料浸渍所述碳纤维预制体，得到具有腔体的碳纤维增强环氧树脂预浸料；然后将环氧体系胶粘剂涂刷于所述导热部件的四周的外侧壁，然后将涂刷有胶粘剂的所述导热部件置于所述碳纤维增强环氧树脂预浸料的腔体中，再将容置有所述导热部件的所述碳纤维增强环氧树脂预浸料于120℃固化2h，固化压力为0.5MPa，从而在所述导热部件的四周外侧形成所述结构单元，得到一体化成型的所述轻质温控装置；包裹在所述导热部件的四周外侧的所述结构单元的总厚度为10mm。
将本实施例制得的所述轻质温控装置应用于武器装备的大型电子元件中，通过散热器性能实验测得所述轻质温控装置在工作中的散热能力为960W，其中单位W为瓦特，也可用焦耳每秒(J/s)表示散热能力的单位；所述轻质温控装置的比重为0.83kg/m3，所述比重指的是所述轻质温控装置的重量与体积的比值；通过压力试验机均匀施加动态压力下至所述轻质温控装置发生10％形变时的最大负荷测得所述轻质温控装置的抗压强度为350MPa。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于：
在②中，将环氧树脂100重量份、十二烷基琥珀酸酐固化剂60重量份和苄基三乙基氯化铵促进剂1.2重量份混合均匀，得到混合料。
采用与实施例1相同的测试方法对本实施例制造的轻质温控装置进行性能测试，性能测试结果如表1所示。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于：
所述导热部件的四周的每个外侧壁上均设置有一个所述凸部，所述结构单元的内侧壁上设置有与所述凸部相匹配的凹槽。
采用与实施例1相同的测试方法对本实施例制造的轻质温控装置进行性能测试，性能测试结果如表1所示。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同，不同之处在于：
步骤②为通过胶接共固化的方法将陶瓷基复合材料一体化成型于所述导热部件的四周外侧而形成所述结构单元。
采用与实施例1相同的测试方法对本实施例制造的轻质温控装置进行性能测试，性能测试结果如表1所示。
对比例1
制造一种均温板，制造方法为:
通过增材制造的方法制成由所述散热部件和所述导热部件一体化形成的均温板，其中，所述导热部件与散热部件均选用2A12铝合金制得，所述导热部件的工作流体为丙酮；所述导热部件具有腔室，所述腔室的长度为300mm，宽度为220mm，高度为60mm，所述导热部件的壁厚为50mm。
采用与实施例1相同的测试方法对本对比例制造的均温板进行性能测试，性能测试结果如表1所示。
表1：实施例1～4制得的轻质温控装置以及对比例1制得的均温板的性能指标。
实施例 散热能力(W) 比重(kg/m<sup>3</sup>) 抗压强度(MPa)
实施例1 960 0.83 350
实施例2 960 0.85 310
实施例3 960 0.85 460
实施例4 960 0.89 320
对比例1 900 1.41 260
从表1中的结果可知，相比同等散热能力的均温板，本发明中的轻质温控装置的重量明显较轻(轻量化)，体积明显变小(小型化)，承载能力明显增强，导热散热功能优异。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种轻质温控装置的制造方法，其特征在于，所述轻质温控装置包括一体化连接的温控单元和结构单元，所述温控单元为热管或均温板；所述温控单元包括导热部件和设置在所述导热部件的一端的散热部件；所述结构单元包裹所述导热部件，所述结构单元由碳纤维增强环氧树脂基复合材料制成，所述方法包括如下步骤：
(1)通过机加工或挤制成型或增材制造的方法制成由所述散热部件和所述导热部件一体化形成的温控单元；和
(2)通过胶接共固化的方法将碳纤维增强环氧树脂基复合材料一体化成型于所述导热部件的四周外侧而形成所述结构单元，由此制得具有一体化结构的所述轻质温控装置；
所述胶接共固化的方法包括如下子步骤：
(a)将碳纤维编织成具有用于容置所述导热部件的腔体的碳纤维预制体；
(b)将环氧树脂、固化剂和选自由2-甲基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑组成的组的咪唑类促进剂混合均匀，得到混合料，然后用所述混合料浸渍所述碳纤维预制体，得到具有腔体的碳纤维增强环氧树脂预浸料；所述混合料由环氧树脂100重量份、固化剂10～80重量份和咪唑类促进剂1.8～3.5重量份组成；
(c)将胶粘剂涂刷于所述导热部件的四周的外侧壁，然后将涂刷有胶粘剂的所述导热部件置于步骤(b)得到的碳纤维增强环氧树脂预浸料的腔体中，再将容置有所述导热部件的所述碳纤维增强环氧树脂预浸料进行固化，从而在所述导热部件的四周外侧形成所述结构单元。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：
所述温控单元为均温板，所述散热部件由多个散热翅片组成；
在步骤(1)中，通过挤制成型或增材制造的方法制成由所述散热部件和所述导热部件一体化形成的温控单元。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：
所述固化的温度为120～150℃，所述固化的压力为0.1～2MPa，所述固化的时间为1～4h。
CN201811154217.2A 2018-09-30 2018-09-30 一种轻质温控装置及其制造方法 Active CN109152298B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811154217.2A CN109152298B (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种轻质温控装置及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811154217.2A CN109152298B (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种轻质温控装置及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109152298A CN109152298A (zh) 2019-01-04
CN109152298B true CN109152298B (zh) 2020-05-08

Family

ID=64813902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811154217.2A Active CN109152298B (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种轻质温控装置及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109152298B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113714752A (zh) * 2020-09-29 2021-11-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种均温板的制造方法及均温板

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1957221A (zh) * 2004-05-07 2007-05-02 热力公司 具有贯通安装孔的集成电路热管传热片
CN102136325A (zh) * 2010-12-16 2011-07-27 湖南厚普电力科技有限公司 轻质泡沫夹芯复合材料绝缘棒及其制备方法
CN102853700A (zh) * 2012-07-31 2013-01-02 南京航空航天大学 柔性平板热管
CN104093293A (zh) * 2014-04-01 2014-10-08 东莞汉旭五金塑胶科技有限公司 金属散热板与热导管的嵌合组成及其制法
CN104822238A (zh) * 2014-01-31 2015-08-05 刘永健 一种散热方法
CN204707386U (zh) * 2015-04-30 2015-10-14 讯凯国际股份有限公司 散热组件、水冷式散热组件及散热系统
CN105072721A (zh) * 2015-08-06 2015-11-18 浙江大铭新材料股份有限公司 一种新型ptc发热塑胶管及其制备方法
CN108463090A (zh) * 2017-02-21 2018-08-28 东莞钱锋特殊胶粘制品有限公司 轻量化立体复合均温材

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105645966B (zh) * 2015-12-30 2018-02-23 南京航空航天大学 一种C/C‑SiC复合材料真空隔热板的制备方法
CN108191448A (zh) * 2018-01-24 2018-06-22 航天睿特碳材料有限公司 一种缠绕工艺制备碳/碳筒体的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1957221A (zh) * 2004-05-07 2007-05-02 热力公司 具有贯通安装孔的集成电路热管传热片
CN102136325A (zh) * 2010-12-16 2011-07-27 湖南厚普电力科技有限公司 轻质泡沫夹芯复合材料绝缘棒及其制备方法
CN102853700A (zh) * 2012-07-31 2013-01-02 南京航空航天大学 柔性平板热管
CN104822238A (zh) * 2014-01-31 2015-08-05 刘永健 一种散热方法
CN104093293A (zh) * 2014-04-01 2014-10-08 东莞汉旭五金塑胶科技有限公司 金属散热板与热导管的嵌合组成及其制法
CN204707386U (zh) * 2015-04-30 2015-10-14 讯凯国际股份有限公司 散热组件、水冷式散热组件及散热系统
CN105072721A (zh) * 2015-08-06 2015-11-18 浙江大铭新材料股份有限公司 一种新型ptc发热塑胶管及其制备方法
CN108463090A (zh) * 2017-02-21 2018-08-28 东莞钱锋特殊胶粘制品有限公司 轻量化立体复合均温材

Also Published As

Publication number Publication date
CN109152298A (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100561105C (zh) 热管
US11511377B2 (en) Conformal thermal ground planes
CN100561106C (zh) 热管
US20100314081A1 (en) High Temperature Graphite Heat Exchanger
EP2633584A1 (en) Thermal management matrix
JP6571000B2 (ja) 熱伝導性複合材及びその製造方法
CN100556264C (zh) 一种石墨-金属复合散热基材的制备方法
CN104876580A (zh) 一种轻质高导热碳基材料的制备方法
CN202111975U (zh) 具有支撑结构的均热板
US20170321020A1 (en) Composite structure comprising a resin loaded with flat graphene sheets having enhanced thermal and electrical conductivity, in particular for a satellite
CN1982826A (zh) 可穿透式支撑结构及其制造方法
CN109152298B (zh) 一种轻质温控装置及其制造方法
CN108101568A (zh) 一种高导热碳/碳复合材料及其制备方法
CN104713395A (zh) 高耐压性平板热管及其加工方法
CN109346448B (zh) 一种石墨烯复合冷板及其制备方法
CN107915494A (zh) 一种高导热高强度碳基复合材料及其制备方法
CN211012603U (zh) 一种超薄柔性平板热管
CN105307452B (zh) 一种热沉材料为底板超薄均热板的制造方法
CN104553105B (zh) 一种导热型聚合物基复合材料及其制备方法
CN203719484U (zh) 一种基于人造石墨膜的均热板
CN105506355A (zh) 一种金刚石/铜梯度复合材料及其制备方法
CN113421866B (zh) 用于半导体组件中具有三维结构超高垂直方向热传导系数的石墨烯散热片及其制作方法
CN110436949A (zh) 一种高导热沥青基炭纤维/碳化硅复合材料的制备方法
CN110041571B (zh) 一种高导热石墨烯复合材料的制备方法
CN114750490B (zh) 一种具有高效散热能力的烯碳复合材料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant