CN110806130A - 电沉积蒸发器的环路热管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种电沉积蒸发器的环路热管及其制备方法，属于传热传质领域。环路热管装置包括蒸发器、冷凝器、气体输送管以及液体输送管。其中，蒸发器内壁表面具有毛细结构，且毛细结构通过电化学沉积制作而成。冷凝器与所述蒸发器匹配。气体输送管两端分别与所述蒸发器、冷凝器连接。液体输送管两端分别与蒸发器、冷凝器连接。蒸发器、冷凝器、气体输送管以及液体输送管共同构成环路输送通道。蒸发器中具有保持较大毛细力时拥有较大的渗透率的毛细结构，使整个装置强化传热效果明显，且甚至可在反重力条件下工作。

Description

电沉积蒸发器的环路热管及其制备方法

技术领域

本申请涉及传热传质领域，具体而言，涉及一种电沉积蒸发器的环路热管及其制备方法。

背景技术

环路热管是一种典型的沸腾传热元件，其具有比普通热管更强的长距离输送热量的能力，蒸发器与冷凝器分开，具有更灵活的布置需求，通过管内工质的沸腾和冷凝回流将热量快速转移。然而，目前的环路热管却存在制作工艺复杂，蒸发器性能不佳的问题。

发明内容

为改善、甚至解决上述的蒸汽器性能不佳的问题，本申请提出了一种电沉积蒸发器的环路热管及其制备方法。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种电沉积蒸发器的环路热管。

环路热管装置包括共同构成环路输送通道的蒸发器、冷凝器、气体输送管以及液体输送管。

其中，蒸发器内壁表面具有毛细结构，毛细结构通过电化学沉积制作而成。冷凝器，与蒸发器匹配。气体输送管的两端分别与蒸发器、冷凝器连接。液体输送管的两端分别与蒸发器、冷凝器连接。

上述的蒸发器内有通过电化学方法沉积的多孔结构，其制备工艺比较简便。此外，所得的多孔结构有丰富的微纳结构，可以显著提高环路热管的性能。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实施方式中，蒸发器的材质包括选自金属材料、无机材料和高分子材料组成组中的任意一者。毛细结构的材质与蒸发器的材质相同或相异，多孔结构的材质包括金属材料、高分子材料以及无机材料中的任意一种或多种的复合材料。

金属材料的表面可以直接进行电沉积，而无机材料或者高分子材料可以先通过化学镀、蒸镀等方法在表面形成一层导电层，然后再进行电沉积。化学镀、蒸镀只是在非金属表面形成导电层的其中两种方法。此外，利用前述形成导电层的方法不局限于蒸发器采用无机材料或高分子材料的情况。当然蒸发器采用金属材料时，也可以先形成另外一层导电层，使后续的电沉积效果更好。

通过调整包括阳极材料、电解液成分、电压、电流等工艺参数，可以实现在蒸发器壁面沉积不同类型的材质。不同材质的材料可以为蒸发器带来更好的兼容性或力学性能或传热性能。

通过进一步的机加工处理，可以在多孔结构表面形成多级结构，在某些情形下可以提高环路热管的性能。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的实施方式中，蒸发器的外型为平板式、圆盘式或圆管式。

可选地，蒸发器、气体输送管、冷凝器及液体输送管分别独立地采用多根管体并联形成。

可选地，气体输送管、冷凝器以及液体输送管中的一个或多个设置有泵。

电沉积法不需要模具，使得其可以沉积的对象变得更广。除了平板式、圆盘式、圆管式的蒸发器，对于其它的复杂形状，电沉积法也可以轻松制备。而相比于机械加工方法，电沉积法的适用范围也更广，对于一些宽窄或者异型空间，电沉积法也可以适用。

采用多根并联的形式，可以实现多种益处。如可以减小系统压降，使环路热管的传热性能提升；可以使环路热管的布置更加地灵活等。需要提出的是，此处并不限定蒸发器、气体输送管、冷凝器及液体输送管的数目相等。蒸发器、气体输送管、冷凝器及液体输送管的数目可以根据需要分别设置。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的实施方式中，环路输送通道内密封预装有换热介质。换热介质包括选自水、乙醇、氨、丙酮、制冷剂组成组中的一种或多种。或者，换热介质包括纳米粒子和选自水、乙醇、氨、丙酮、制冷剂组成组中的一种或多种物质的混合物。

蒸发器的数量主要根据热源的数量进行调整，可以满足不同散热场合的需求。

通过增加驱动工质的部件，可以进一步提高环路热管的散热能力和稳定性。

实际充装的工质，可以根据工作温度和工作负荷等条件进行筛选。所使用的工质不限于所述的工质。

第二方面，本申请实施例提供一种电沉积蒸发器的环路热管的电化学沉积方法，应用于上述的环路热管装置以制作毛细结构。

电化学沉积方法包括：

蒸发器的内壁作为阴极与电解液接触；

将阳极与蒸发器的内壁间隔相对；

以具有给定的电学参数的电源对阳极和阴极通电以利用电化学反应在内壁表面进行沉积。

通过电解液在蒸发器内进行沉积，只需要控制相关的沉积参数即可，无需模具辅助，操作简便，且能够在各种复杂表面上实现不同结构的沉积层。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的实施方式中，阳极的材质为金属单质和/或惰性导体。

可选地，阳极的数量为一个或多个；当阳极的数量有多个时，各个阳极的材质分别独立地选择金属单质和/或惰性导体。

使用不同的阳极材料，可以实现在蒸发器表面沉积不同材质的多孔结构。使用多个阳极，有望可以在复杂的蒸发器表面上更好地实现多孔结构的沉积。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的实施方式中，电解液包括溶剂、溶解于溶剂中的电解质，电解液中的氢离子的浓度为第一浓度、电解质的浓度为第二浓度；

第一浓度和第二浓度由下述限定：

当电解质在溶剂中饱和时，电解液具有第一饱和浓度、第二饱和浓度，且第一饱和浓度用以表征电解液中的氢离子的浓度，第二饱和浓度用以表征电解液中的电解质的浓度，第一浓度为0.001mol/L至第一饱和浓度，第二浓度为0.001mol/L至第二饱和浓度。

氢离子可以来自硫酸、盐酸等强酸，也可以来自如氯化铵等强酸弱碱盐，也可以来自于其它一切可以产生氢离子的物质。除了氢离子浓度，多孔结构的具体微观结构也与沉积材料或待沉积材料的离子密切相关。通过控制不同的氢离子浓度与沉积材料或待沉积材料的离子，可以实现不同的微观结构。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的实施方式中，给定电学参数为电压0.1V至300V，电流密度为0.001A/cm²至10A/cm²，电沉积时间范围为1秒至2小时。可选地，蒸发器的内壁表面的毛细结构通过一次或多次沉积形成；当毛细结构由多次沉积形成时，每次沉积的电学参数相同或相异。

电沉积过程可以在非常短的时间内就发生(如1s)，且随着时间增长，其沉积的结构逐渐增厚。总的来说，电流密度大，可以使电沉积速率加快；但如果电流密度控制得较小，可以使电沉积的结构变得比较牢固。需要说明的，在反应过程，电流或电压并不一定是保持恒定，其可以是恒定的、或递增的、或递减的、或方波式、或正弦波式等。本申请不限定电流和电压的变化形式。当阴极或阳极的个数大于1时，可以采用多个电源的形式，也可以采用单个电源。若采用多个电源，可以每个电源采用不同的电流或电压形式，也可以采用相同的电流或电压形式。

每次沉积的工艺条件可以一样，也可以不同。一般来说，经过单次沉积就可以得到具有多孔结构的蒸发器。经过多次沉积条件，可以使多孔表面的结构更加地丰富，有更好的传热性能。此时所说的工艺条件包括阳极材质、电解液、电流、电压、时间等，并不特指这些可以影响电沉积的因素。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的实施方式中，电化学沉积方法包括：在沉积之后进行的烧结处理；

烧结处理包括：在真空或保护气氛的环境中对蒸发器的毛细结构以预设温度加热预设时间；

可选地，预设温度为100℃至2000℃，预设时间为1min至30h。

多孔结构并不一定需要进行烧结。但经过烧结，可以使多孔结构更加地结实。对于多次沉积的样品，可以在所有沉积工艺完成以后只做一次烧结，也可以每沉积一次或若干次就进行一次烧结。多次烧结时，每次所采用的烧结工艺可以相同，也可以不同。

需要的烧结温度和时间需要根据所沉积的多孔结构来调整。例如对于高分子材料，烧结的温度会较低；对于铜等金属，其烧结温度要更高一些；而对于无机材料，其烧结温度可以达到2000℃。

或者，所述电化学沉积方法包括：在将蒸发器的内壁作为阴极与电解液接触之前执行的预处理。预处理包括将蒸发器内壁处理为光滑的或具有微结构。

上述所指的光滑表面，既代表没有经过表面结构处理的表面，也可以是经过表面结构处理变得光滑的表面。通常使用这种表面的成本更低。为了获得更高传热性能，可以在电沉积前先对蒸发器表面进行适当的机加工。此处所述的加工，既包括常规所讲的钻、铣等传统机械加工，也使用表面涂层技术，或者氧化、化学刻蚀等手段，以及微/纳米机电系统(MEMS/NEMS)技术(包括光刻技术，反应离子刻蚀等)。本申请中不特指加工手段，而只要是使表面形成一定的微、纳结构即可。另外，本处所讲的微、纳结构，不仅局限于微米尺度和纳米尺度，也包括了毫米量级的一些微小结构。

第三方面，本申请实施例提供了一种环路热管装置，其包括依次连接构成环形流体输送通道的蒸发器、气体输送管、冷凝器以及液体输送管，且环形流体输送通道内具有流体状态的工作介质。

气体输送管、冷凝器以及液体输送管分别设置有用以提供泵送工作介质的动力的泵。

所述蒸发器内表面具有多级拓扑结构，第一拓扑结构和第二拓扑结构，第一拓扑结构的尺寸大于第二拓扑结构，所述第二拓扑结构组成了所述第一拓扑结构，且所述第二拓扑结构为多孔状结构，所述第一拓扑结构、所述第二拓扑结构均是由通过电化学沉积产生的微、纳米颗粒物构成。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种环路热管结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种环路热管结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种环路热管结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电沉积蒸发器的制备方法示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种电沉积蒸发器的制备方法示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种电沉积蒸发器的制备方法示意图；

图7为本申请实施例提供的一种多孔结构的电子显微镜图；

图8为本申请实施例提供的另一种多孔结构的电子显微镜图；

图9为本申请实施例提供的又一种多孔结构的电子显微镜图。

图标：101-蒸发器；101A-蒸发器；101B-蒸发器；101C-蒸发器；101D-蒸发器；102-多孔结构；102A-多孔结构；102B-多孔结构；102C-多孔结构；102D-多孔结构；103-气体输送管；104-液体输送管；105-冷凝器；106-工作介质；107-泵；201-阳极；201A-阳极；201B-阳极；201C-阳极；202-电源；202A-电源；202B-电源；202C-电源；203-导线；203A-导线；203B-导线；203C-导线；204-电解液；301-容器；401A-隔板；401B-隔板。

具体实施方式

在本申请中，在不矛盾或冲突的情况下，本申请的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本申请中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本申请公开的内容自制。在本申请中，为了突出本申请的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

在制作换热装置，将其应用到制冷或制热系统中时，蒸发器都是一个重要的部件之一。为了提高其性能，发明人尝试在蒸发器内部制作毛细结构。在尝试中，发明人首先选择通过烧结的方式在蒸发器内部制作毛细结构。在实施过程中，借助石墨等模具通过烧结的方式在蒸发器内部制作得到了毛细结构。但是，在进行换热实验时发现，蒸发器中的毛细结构的难以同时具有较大毛细力和较大的渗透率。

因此，发明人通过研究提出了一种在蒸发器内制作毛细结构的新的方法，通过这样的方法所获得的蒸发器在应用于换热装置中时，表现出来了更优异的性能。

具体请参数下述实施例方法。

图1为本申请实施例提供的一种环路热管装置示意图。如图1所示，该装环路热管装置包括蒸发器101(其具有通过电沉积形成的多孔结构102/毛细结构)、气体输送管103、液体输送管104、冷凝器105和工作介质106/工质。

其中蒸发器和冷凝器是相互匹配的。即，一方面其规格需要相互匹配，以便冷凝器形成的液体工质，足以被蒸发器所气化为气体，反之亦然；其次，蒸发器和冷凝器还通过适当的部件如管道进行连接。冷凝器可以采用管制作而成；或者，冷凝器采用多个管道并联，并设置共同的进入和出口而制作而成。

蒸发器101内部的多孔结构102(遍及蒸发器内部的多个表面)通过电化学沉积制作而成，为了便于本领域技术人员实施该方案，后续将对电化学沉积的方法进行详述。蒸发器可以选择使用金属如铜、铝等材料制作而成；在另一些示例中，蒸发器可以选择使用无机材料和高分子材料制作而成。相应地，多孔结构也可以选择使用金属材料、高分子材料以及无机材料。对于在蒸发器的不同部分制作多孔结构的示例，可以选择将不同的部位的多孔结构以不同的材料制作。上述的无机材料例如可以是陶瓷、硅，等等；高分子材料例如可以是聚酰亚胺，等等。蒸发器为(部分)壁面带毛细结构的容器，其带有开口连接气体输送管和液体输送管，其形状可以为长方形、圆盘、圆筒等常见规则形状，也可以为其它的不规则形状。

气体输送管103一端与蒸发器101连接，另一端与冷凝器105相连，液体输送管104一端与蒸发器101连接，另一端与冷凝器105相连。即整个装置依次首尾连接构成一个环路，且其具有环路输送通道。整个装置内还充装有一定量的工作介质106，其充满于环路输送通道内。工作介质是一种换热介质，用以传递热量。其可以选择使用如水、乙醇、氨、丙酮、制冷剂(如R410A制冷剂、R245FA制冷剂)，等等。或者，工质还可以选择前述任意一种物质与纳米粒子的混合物。通过将金属或非金属纳米粉体(纳米粒子)混合到换热介质中，可以得到所谓的纳米流体，起到增强换热效果。常见的纳米粒子有Cu(金属铜)、Al(金属铝)、Al₂O₃(三氧化二铝)、SiO₂(二氧化硅)、石墨烯、碳纳米管，等等。本申请中，不限定纳米粒子的成份。

当热量Q施加到蒸发器101壁面时，加热区的多孔结构102上的液态工作介质106受热蒸发变成气体。气体沿气体输送管103到达冷凝器105，释放热量，变成液体工质，再沿液体输送管104回到蒸发器101，完成了热量的高效传递。需要注意的是，即使在重力g的影响下，蒸发器内的液态工质位于下方(远离加热面)，但这些工质仍可在蒸发器壁面的毛细结构的毛细力作用下到达加热面，即该装置可有良好的抗重力性能。图1中，实线箭头表示液体，虚线箭头表示的为气体。

图2为本申请实施例提供的另一种环路热管装置示意图。如图2所示，该装置包括蒸发器101、电沉积的多孔结构102、气体输送管103、液体输送管104、冷凝器105和工作介质106/工质。蒸发器101选择使用平板式的结构，在另一些示例中其还可以选择为圆盘式的结构和圆管式的结构。

平板式的蒸发器101内部有通过电化学方法沉积的多孔结构102，气体输送管103一端与蒸发器101连接，另一端与冷凝器105相连，液体输送管104一端与蒸发器101连接，另一端与冷凝器105相连。整个装置内还充装有一定量的工作介质106。与图1所示的装置不同的是，此时的多孔结构102并没有布置在蒸发器的多个壁面上，而仅仅是布置在被加热的壁面(如与热源直接接触的外表面所相对的内表面)。

当热量Q施加到蒸发器101壁面时，加热区的多孔结构102上的液态的工作介质106受热蒸发变成气体。气态的工质沿气体输送管103到达冷凝器105，释放热量，变成液体工质，再沿液体输送管104回到蒸发器101，完成了热量的高效传递。需要注意的是，在重力g的作用下，蒸发器内的液态工质自动回到下方(加热面)，可以避免被加热面的干涸。

上述两种环路热管装置中的多孔结构可以选择性地布置在蒸发器内壁的表面，且在多个面上进行布置多孔结构，有望取得更好的传热性能。

图3为本申请实施例提供的另一种环路热管装置示意图。如图3所示，该装置包括四个蒸发器，分别为蒸发器101A、蒸发器101B、蒸发器101C和蒸发器101D。相应地，蒸发器101A内具有电沉积的多孔结构102A；蒸发器101B内具有电沉积的多孔结构102B。装置还包括蒸发器101C及其内的电沉积的多孔结构102C、第四个蒸发器101D及其内的电沉积多孔结构102D。此外，环路热管装置还包括气体输送管103、液体输送管104、冷凝器105和工作介质106、机械泵107。

其中：第一个蒸发器101A与第二个蒸发器101B形成第一路串联蒸发器，第三个蒸发器101C与第四个蒸发器101D形成第二路串联蒸发器；第一路串联蒸发器与第二路串联蒸发器器开成并联结构。当热量Q施加到前述四个蒸发器壁面时，对应的加热区的多孔结构上的液态的工作介质106受热蒸发，变成气体。气态的工质沿气体输送管103到达冷凝器105，释放热量，变成液体工质，再在机械泵107的作用下沿液体输送管104回到蒸发器，完成了热量的高效传递。

此实施例可以解决分散热源的散热需要。需要说明的，该四个蒸发器的排列组合方式可以根据实际情况进行调整。工作时，并不要求所有蒸发器的散热量是一致的，也并不要求所有蒸发器都同时需要散热。该示例中的泵可以加强系统的驱动力，且其可以根据实际的需求进行设置或者取消。如果有需要，也可以设置多个泵。另外，泵的位置可根据实际需要在回路中的其它位置(如气体输送管道、液体输送管道中的一者或两者)进行设置。需要说明，所添加的泵可以是机械泵、磁力泵等任何一种可以驱动工质运动的部件，并不以前述列举的示例为限。

以下就本申请示例中的多孔结构的制作方法进行说明。

图4为本申请实施例提供的一种电沉积蒸发器的制备方法示意图。制备时，将待沉积的蒸发器101和阳极201放置在容器301内。阳极201和蒸发器101分别通过导线203连接到电源202的正极和负极。容器301内注入电解液204，且电解液204分布到了阳极201与蒸发器101之间。

在电源提供的电场作用下，待沉积材料在蒸发器101的壁面上沉积，形成了多孔结构102。应当指出的是，如果基于不同的设计方案，当不需要在整个蒸发器壁面(选择部分壁面)进行沉积多孔结构102，可以通过涂覆、遮挡等方法对不需要沉积的部分进行保护。

此外，前述各个部件装置的安装仅为阐述各部件之间的连接关系，并不代表着操作的先后顺序，且也并不需要必须按照上述描述顺序进行操作。例如，蒸发器和阳极可以预先通过导线连接在电源上，然后再将其放置到容器内。为了更清晰地展示装置，添加搅拌装置、电液解补充装置等并没有在图上绘示。此类装置可以根据实际生产需要进行设置。

图5为本申请实施例提供的另一种电沉积蒸发器的制备方法示意图。由于蒸发器101本身可以放置电解液，故可不再额外增加容器来放置电解液。换言之，电解液是注入到蒸发器内部，而未选择将蒸发器整体浸没在电解液内。

阳极201(如选择为铜金属片；或者也可以选择为惰性导体/铂或石墨等)和蒸发器101分别通过导线203连接到电源202的正极和负极。蒸发器101内注入了一定量的电解液204，电解液204分布到了阳极201与蒸发器101之间。阳极完全浸没在电解液中。在电源提供的电场作用下，待沉积材料在蒸发器101的壁面上沉积，形成了多孔结构102。

图6为本申请实施例提供的又一种电沉积蒸发器的制备方法示意图。该装置使用了多阳极的布置方式，可以根据需要在蒸发器壁面的不同位置沉积不同的多孔结构。

阳极201A和蒸发器101分别通过导线203A连接到电源202A的正极和负极。阳极201B和蒸发器101分别通过导线203B连接到电源202B的正极和负极。阳极201C(呈梳状或栅线状)和蒸发器101分别通过导线203C连接到电源202C的正极和负极。

在不同阳极之间设置了隔板401A和隔板401B。蒸发器101内注入电解液204。电解液204分布到了阳极201A、阳极201B、阳极201C与蒸发器101之间。

在电源提供的电场作用下，待沉积材料在蒸发器101的壁面上沉积，形成了多孔结构102。所列的多个阳极(示例中为三个)的材料可以相同，也可以不同。阳极的形状也可以根据实际需要进行调整，可以采用块状、片状、弯曲面、翅片等多种形式，本申请对此不作特定的限制。

本实施例中，不同的阳极连接到不同的电源，不同的电源可以提供不同的电压形式。需要说明的是，作为特殊情况，不同电源提供的电压形式可以完全相等，或者所有阳极都连接在同一个电源上。

此外，本示例中使用了三个阳极，分别对蒸发器的三个不同部位进行电镀，且是通过进行三个部位的电镀。在其它的示例中，可以将三个部位的电镀分次进行，即一次进行一个部位的电镀操作，通过三次完成对三个部位的电镀。对于不同的电镀位置可以根据蒸发器的规格、材质等选择不同/相同的电镀参数，如电压、电流密度、电镀时间、电解液等等。

隔板401A和隔板401B的形状可以根据需要进行调整，以减少不同阳极间的干扰，本申请不对隔板的形状和材质做出特别的限制。

图7为本申请实施例提供的一种多孔结构的电子显微镜图。制备时，阳极选取铜片，阴极为铜蒸发器，电解液为0.2M(mol/L)的CuSO₄和1.5M的H₂SO₄混合溶液。阳极与蒸发器底部的间距为2cm，设置电流密度为0.9A/cm²，沉积时间60s。

沉积结束后用纯水清洗蒸发器，烘干后在氮氢混合气保护下进行烧结，上升到660℃后保持30min，自然冷却。从图7可以看出，在蒸发器表面可以沉积上类似蜂窝状的结构，单个蜂窝的大小约在几十到几百微米的量级。每个蜂窝的壁面又有许多亚微米或纳米结构。这种多孔结构可以提升蒸发器的传热性能。在该示例中，蒸发器内的多孔结构的材质为铜，而蒸发器也选择为铜。

并且，从图7中的多孔结构可以示出，蒸发器具有覆盖在内表面的稀疏的附着物构成的第一覆盖层，并且在其上再覆盖有蜂窝状附着物构成的第二覆盖层。换言之，第一覆盖层是以薄层的形式覆盖在蒸发器的内表面，而第二覆盖层则以该第一覆盖层为基础，向上生长形成多个柱状通道的多孔结构。其中，该两个覆盖层的构造形式的不同可以通过调节电镀的电学参数和电解液来实现，例如电解液浓度、电流密度以及电镀时间。

图8为本申请实施例提供的另一种多孔结构的电子显微镜图。制备时，阳极选取铜片，阴极为铜蒸发器，电解液的主要成分为0.6M的CuSO₄和1.0M的H₂SO₄。阳极与蒸发器底部的间距为1cm，设置电流密度在180s内从0.1A/cm²为线性递增到0.3A/cm²。

沉积结束后用纯水清洗蒸发器，烘干后在氮氢混合气保护下进行烧结，上升到660℃后保持30min，自然冷却。从图8可以看出，在蒸发器表面沉积的结构类似由众多树状结构组成的阵列。每一树状结构又有丰富的晶枝。这种多孔结构也是可以提升蒸发器的传热性能的。

根据图7和图8可以知晓，通过改变工艺条件，可以得到不同类型的多孔结构。

图9为本申请实施例提供的又一种多孔结构的电子显微镜图。制备时，阳极选取镍片，阴极为铜蒸发器，电解液的主要成分为0.2M的NiCl₂和2.0M的NH₄Cl。阳极与蒸发器底部的间距为2cm，设置电流密度为2.0A/cm²，沉积了40s。

沉积结束后用纯水清洗蒸发器，烘干后在氮氢混合气保护下进行烧结，上升到660℃后保持30min，自然冷却。

上述示例中，电解液中的电解质的浓度根据不同的方案进行选择。在其它示例中，电解质的浓度还可以有其它的选择，例如0.01mol/L、0.05mol/L或0.001mol/L等等。通常地，电解质的浓度并未有特别的限定，其浓度低，则可能需要更大的电流密度和更长的电镀时间；相应地，如果电解质的浓度小，则可以适当缩短电镀时间、降低电流密度。在本申请的大部分示例中，电解质的浓度以0.001mol/L为下限，同时以其饱和浓度为上限。在限定电解质的浓度之外，还可以限定电解质的氢离子浓度(即对电解质的酸碱度进行选择性地调节)，例如氢离子的浓度0.001mol/L。可选地，可以适当地提高氢离子的浓度，如0.006mol/L、0.06mol/L、0.02mol/L。

从图9可以看出，在蒸发器表面可以沉积上类似蜂窝的多孔镍结构，每一个蜂窝又由一个个类似包菜的颗粒团组成，每一个包菜又由许多颗粒组成。这种多孔结构同样是有利于提高蒸发器传热性能的。该示例表明通过改变电解液成分和工艺条件，可以实现不同材质的沉积。

上述示例中，选择镍作为沉积元素，但是，其它的金属或无机物或高分子也可以实现沉积。本申请不限定沉积多孔结构的成分。

另外需要指出的是，从图7、图8以及图9所公开的内容可知，形成的毛细结构具有两极结构，分别为第一级拓扑结构和第二级拓扑结构。其中，第二级拓扑结构是电化学沉积形成的晶枝/微球，而大量的第二级拓扑结构的堆积和聚合体则构成了第一级拓扑结构。

具体而言，在图7中，第一级拓扑结构为毛细结构中的蜂窝状结构，而第二级拓扑结构则为构成这些蜂窝状结构的壁面上的晶枝。在图8中，第一级拓扑结构为毛细结构中的树林状结构，而第二级拓扑结构则为构成这些树林状结构的“树”上的晶枝。在图9中，第一级拓扑结构为毛细结构中的蜂窝状结构，而第二级拓扑结构则为构成这些蜂窝状结构的蜂窝壁面上的微球。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法仅仅是示意性的。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电沉积蒸发器的环路热管，其特征在于，包括：

蒸发器，内壁表面具有毛细结构，所述毛细结构通过电化学沉积制作而成；

冷凝器，与所述蒸发器匹配；

气体输送管，两端分别与所述蒸发器、所述冷凝器连接；

液体输送管，两端分别与所述蒸发器、所述冷凝器连接；

所述蒸发器、所述冷凝器、所述气体输送管以及所述液体输送管共同构成环路输送通道。

2.根据权利要求1所述的电沉积蒸发器的环路热管，其特征在于，所述蒸发器的材质包括选自金属材料、无机材料和高分子材料组成组中的任意一种；

所述毛细结构的材质与所述蒸发器的材质相同或相异，所述毛细结构的材质包括金属材料、高分子材料以及无机材料中的任意一种或多种的复合材料。

3.根据权利要求1所述的电沉积蒸发器的环路热管，其特征在于，所述蒸发器的外型为平板式、圆盘式或圆管式；

可选地，所述蒸发器、气体输送管、所述冷凝器及所述液体输送管分别独立地采用多根管体并联形成；

可选地，所述气体输送管、所述冷凝器以及所述液体输送管中的一个或多个设置有泵。

4.根据权利要求1所述的电沉积蒸发器的环路热管，其特征在于，所述环路输送通道内密封预装有换热介质；

所述换热介质包括选自水、乙醇、氨、丙酮、制冷剂组成组中的一种或多种；

或者，所述换热介质包括纳米粒子和选自水、乙醇、氨、丙酮、制冷剂组成组中的一种或多种物质的混合物。

5.一种电化学沉积方法，应用于如权利要求1至4中任意一项所述的电沉积蒸发器的环路热管以制作所述毛细结构，其特征在于，所述电化学沉积方法包括：

所述蒸发器的内壁作为阴极与电解液接触；

将阳极与所述蒸发器的内壁间隔相对；

以具有给定的电学参数的电源对所述阳极和所述阴极通电以利用电化学反应在所述内壁表面进行沉积。

6.根据权利要求5所述的电化学沉积方法，其特征在于，所述阳极的材质为金属单质和/或惰性导体；

可选地，所述阳极的数量为一个或多个；当所述阳极的数量有多个时，各个阳极的材质分别独立地选择金属单质和/或惰性导体。

7.根据权利要求5所述的电化学沉积方法，其特征在于，所述电解液包括溶剂、溶解于溶剂中的电解质，电解液中的氢离子的浓度为第一浓度、电解质的浓度为第二浓度；

所述第一浓度和第二浓度由下述限定：

当所述电解质在所述溶剂中饱和时，所述电解液具有第一饱和浓度、第二饱和浓度，且所述第一饱和浓度用以表征电解液中的氢离子的浓度，所述第二饱和浓度用以表征电解液中的电解质的浓度，所述第一浓度为0.001mol/L至第一饱和浓度，所述第二浓度为0.001mol/L至第二饱和浓度。

8.根据权利要求5所述的电化学沉积方法，其特征在于，所述给定的电学参数为电压0.1V至300V，电流密度为0.001A/cm²至10A/cm²，电沉积时间范围为1秒至2小时；

所述蒸发器的内壁表面的毛细结构通过一次或多次沉积形成；当毛细结构由多次沉积形成时，每次沉积的电学参数相同或相异。

9.根据权利要求5所述的电化学沉积方法，其特征在于，所述电化学沉积方法包括：在沉积之后进行的烧结处理；

所述烧结处理包括：在真空或保护气氛的环境中对所述蒸发器的毛细结构以预设温度加热预设时间；

可选地，预设温度为100℃至2000℃，预设时间为1min至30h；

或者，所述电化学沉积方法包括：在将所述蒸发器的内壁作为阴极与电解液接触之前执行的预处理；

所述预处理包括将蒸发器内壁处理为光滑的或具有微结构。

10.一种电沉积蒸发器的环路热管，其特征在于，包括依次连接构成环形流体输送通道的蒸发器、气体输送管、冷凝器以及液体输送管，所述环形流体输送通道内具有流体状态的工作介质；

所述气体输送管、冷凝器以及液体输送管分别设置有用以提供泵送所述工作介质的动力的泵；

所述蒸发器内表面具有多级拓扑结构，所述多极拓扑结构包括第一拓扑结构和第二拓扑结构，第一拓扑结构的尺寸大于第二拓扑结构的尺寸，所述第二拓扑结构组成了所述第一拓扑结构，且所述第二拓扑结构为多孔状结构，所述第一拓扑结构、所述第二拓扑结构均是由通过电化学沉积产生的微、纳米颗粒物构成。

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