CN111735331A - 一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯及制备方法 - Google Patents

一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯及制备方法 Download PDF

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CN111735331A CN202010760183.2A CN202010760183A CN111735331A CN 111735331 A CN111735331 A CN 111735331A CN 202010760183 A CN202010760183 A CN 202010760183A CN 111735331 A CN111735331 A CN 111735331A
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Abstract

本发明公开了一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，包括吸液芯和均热板盖板，所述吸液芯直接制备于所述均热板盖板上；所述吸液芯由周期分布的微米列阵以及其四周通道构成；所述微米列阵表面以及其四周所述通道表面均密集分布有纳米级亚结构，三者构成含有丰富微空腔的微纳米全覆盖结构；所述微纳米全覆盖结构的表面设有高表面能氧化物涂层。相比于现有吸液芯的喷粉烧结和紫铜丝网吸液芯的传统制备方法，激光方法制备吸液芯工艺步骤少、流程短、效率高，结构一致性好，稳定性高，综合性能好，能达到最低的热管厚度和最优的散热效果。

Description

一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯及制备方法
技术领域
本发明涉及面向各种超薄热管和均热板的吸液芯，尤其是基于超亲水微纳米结构的高性能吸液芯，属于热管技术领域。
背景技术
随着微电子技术和电子信息产业的飞速发展，各种电子设备及器件，尤其是以智能手机和平板电脑为代表的超薄移动设备，不断朝着高性能、集成化、小型化与轻薄化的方向发展，更高的芯片热流密度、更小的散热空间、更加困难的散热条件，对散热装置的散热能力和进一步小型化提出了更高的要求，针对高热流密度的散热问题成为了制约电子设备进一步发展的关键限制因素之一。
均热板(VC)和热管(为方便，下文所述均热板均包含热管，本专利所述均热板也均包含热管)作为一种基于沸腾相变传热的高效两相传热装置，因其优异的导热性、良好的等温性和可靠性，在智能手机、笔记本电脑等电子器件中广泛应用。随着电子设备的日益轻薄化，超薄热管也成为狭小空间内散热的有效手段和首选解决方案。超薄热管一般由管体、密封头、吸液芯和工作介质组成，其主体结构包括蒸发段、绝热段、冷凝段和密封壳体。在蒸发段液态水吸收芯片工作产生的热量而蒸发成蒸汽，经过绝热段蒸汽通道气相传输到达冷凝段，经由冷凝段放热将蒸汽还原回液态水，再回流到蒸发段不断往返循环，将芯片热量快速散发出去。热管的传热性能、传热效率和传热极限主要取决于吸液芯提供的毛细压力和液体在吸液芯内的渗透回流速率。传统吸液芯主要有丝网吸液芯、粉末/纤维烧结吸液芯、沟槽吸液芯和复合吸液芯等。超薄热管所要求吸液芯的厚度也在不断降低，导致其内部气-液高速对流引起的界面剪切力增大、传热能力下降。目前主要有两个发展方向：一是对传统吸液芯进行优化以适应超薄热管的要求，如采用化学沉积和烧结制备的烧结铜网芯，或将丝网、沟槽与粉末烧结为一体的复合吸液芯结构，这类方法提高了超薄热管制造工艺的复杂性和成本，难以进一步降低厚度。第二类方法是采用诸如反应离子刻蚀、电火花加工、电解加工、表面镀膜等刻蚀方法在超薄热管内壁上制备吸液结构，这些方法工艺较为复杂，造价较为昂贵，对环境不够友好。激光加工具有灵活、非接触加工的特点，能加工出复杂的、具有一定粗糙度的毛细结构，是一种有前途的制备吸液芯的方法，近年比较活跃，如用纳秒激光在热管壁上雕刻出横纵交错的细小沟槽、用纳秒激光在铝基板凹槽面内相互交替分布扫描出具有茸毛形貌的连续毛细的超疏水和超亲水结构，用激光在铜板上加工出针翅和沟槽结构、用纳秒激光制备斜坡沟槽毛细结构、不等宽微槽结构、高深宽的复合沟槽结构等等。
上述各种方法制备的吸液芯，可用于一般厚度的热管，当热管厚度低于0.4mm时，其毛细性能将显著下降、水阻和气阻显著提高，传热效率迅速下降,一般的吸液芯难以满足需求。
因此，如何提供一种性能更佳的超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯及制备方法是本领域亟需解决的技术问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯及制备方法，以此解决超薄均热板的高毛细力、高渗透率吸液芯的制备问题，已有专利虽也涉及纳秒激光处理、沟槽结构和超亲水处理，但均无涉及实现超亲水的微纳米结构，也没有提供吸液芯的毛细力和渗透率数据。
为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，包括吸液芯和均热板盖板，所述吸液芯直接制备于所述均热板盖板上；
所述吸液芯由周期分布的微米列阵以及其四周通道构成；所述微米列阵表面以及其四周所述通道表面均密集分布有纳米级亚结构，三者构成含有丰富微空腔的微纳米全覆盖结构；所述微纳米全覆盖结构的表面设有高表面能氧化物涂层。
优选地，所述微米列阵为多个微米锥构成的列阵；且每个所述微米锥的间距为1-300微米；每个所述微米锥的直径为1-200微米；每个所述微米锥的斜度为5-45°；每个所述微米锥的高度为所述均热板盖板厚度的10-70％；
或，所述微米列阵为多个微米长方块构成的列阵；且每个所述微米长方块的间距为10-500微米；每个所述微米长方块的长宽比为1：1-1：10；每个所述微米长方块的四周斜度为5-45°；每个所述微米长方块的高度为所述均热板盖板厚度的10-70％。
优选地，所述纳米级亚结构的尺度为1-1000纳米；且所述纳米级亚结构为波纹状或颗粒状。
优选地，所述氧化物涂层的厚度小于5纳米；且所述氧化物涂层的材质为SiO2和/或TiO2。
优选地，所述吸液芯可以为正方形、长方形、十字形、三角形、条形、圆形和辐射形的一种或多种组合的形状。
优选地，所述均热板盖板的材质为紫铜、铜合金、铝、铝合金和不锈钢的一种或多种。
本发明还提供了一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的制备方法，包含如下步骤：
1)将所述均热板盖板作切割、清洗等前期预处理，所述均热板盖板的厚度可为0.2～1mm，典型厚度可为0.2～0.4mm；
2)根据所述均热板盖板对所述吸液芯区域的形状要求，编制超快激光的扫描区域为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形以及其组合等各种形状，在上述形状区域内进行制备工作；
3)将超快激光聚焦到所述吸液芯表面，优化超快激光的平均功率、单脉冲能量、重复频率、焦斑大小、扫描速度、作用时间、扫描次数和扫描路径的工艺参数，使得激光作用区内的光束能流密度高于所述均热板盖板材料的烧蚀阈值，基于烧蚀机制产生材料的汽化蒸发去除形成所述周期分布的多个所述微米锥/多个微米长方块构成的列阵以及四周的所述通道，同时基于超快激光的烧蚀与诱导机制在多个所述微米锥表面/多个微米长方块表面以及四周所述通道的表面形成纳米波纹状/纳米颗粒状的纳米亚结构；
4)对所述微纳米亚结构表面进行高表面能处理,形成超亲水微纳米结构吸液芯；
5)将制备好的超亲水微纳米结构吸液芯顺次进行超声清洗、吹扫、干燥，然后进行真空封装，即得所述的超亲水微纳米结构吸液芯产品。
优选地，所述步骤4)中所述高表面能处理为浸泡、喷涂、蒸发、溅射SiO2/TiO2，形成氧化物涂层，达到超亲水特性，具有强大的毛细力和渗透率；且所述氧化物涂层的厚度小于5纳米。
优选地，所述超快激光的波长可为近红外光、绿光或紫外光；所述超快激光的重复频率为10KHz-10000KHz，平均功率为1-500W，扫描速度为10-10000mm/s，焦斑大小为1-300微米，扫描次数为单次或多次。
优选地，所述超快激光为皮秒激光或飞秒激光，所述皮秒激光的脉冲宽度为1-1000皮秒，所述飞秒激光的脉冲为50-1000飞秒。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)本发明重点针对0.2-0.4mm超薄热管，众所周知，当热管厚度降低到0.4以下时，吸液芯的毛细性能将显著下降、水阻和气阻显著提高，传热效率迅速下降。本发明制备的超亲水微纳结构吸液芯，无论是周期分布的微米锥列阵和微米长方块列阵表面，还是四周通道表面，均密集分布纳米级波纹或颗粒亚结构，列阵、通道和表面含有丰富微空腔的微纳米结构构成强大的毛细力，明显提升吸液芯的吸液能力；
(2)微米级锥列阵和长方块列阵，连同其表面的丰富纳米亚结构以及通道表面的纳米结构，一起构成优异的超亲水特性，在蒸发段会基于超亲水表面的高温气泡成核蒸发散热机制，显著提升蒸发能力。研究表明，在超过100度高温蒸发时，超亲水表面会不断生成大量的气泡而快速脱离表面，提升热量的散发，其他表面则会形成水膜覆盖高温表面，阻碍热流的散发。在相同的温度下，超亲水表面的散热热流通量比疏水表面或超疏水表面提高几十倍；
(3)周期分布的微米锥列阵和微米长方块列阵的四周是四通八达的通道，有助于吸液芯平衡各向吸液能力，确保各个方向的散热能力，避免单纯沟槽形吸液芯的定向吸液不足；
(4)四通八达的微米锥和微米长方块之间的通道，构成通畅的液体通道和蒸汽通道，有助于减少水阻和气阻，提升综合性能；
(5)周期分布的微米锥列阵和微米长方块列阵对液体通道和气体通道构成强有力的支撑，避免均热板盖板在压力下的塌缩现象，保证吸液芯和均热板长期稳定工作；
(6)吸液芯直接制备在均热板盖板上，不增加厚度，有利于实现0.2-0.4mm的超薄均热板；
(7)本发明吸液芯中周期分布的微米锥列阵和微米长方块列阵以及四通八达的液体通道以及表面的丰富微空腔亚结构，由高功率皮秒激光或飞秒激光来制备，经激光烧蚀机制形成锥状、长方块和通道微米结构，同时在优化工艺下经由烧蚀诱导机制形成多种纳米结构，是一种多功能化的制备方法；同时，激光束可以经过计算机编程控制扫描振镜，一步制备几乎任意形状的吸液芯图案，如正方形、长方形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形等各种形状及其组合，满足各种均热板散热需求，是一种灵活高效的制备方法。此外，通过控制超快激光束能流密度和扫描速度等工艺参数，可以精确控制微纳米结构的深度，也即液体通道、蒸汽通道的深度，因而可以调控优化热管内部的汽腔结构和液腔结构以及体积分配，保证其良好的毛细吸水性能和低的水阻、热阻。激光制备过程工艺稳定、重复性高、成品率高，是一种实用可靠的制备方法。通过提高激光功率和采用多种措施提高处理速度，激光一步制备吸液芯微纳米结构可以是一种高效、成本可控的制备方法。相比于现有吸液芯的喷粉烧结和紫铜丝网吸液芯的传统制备方法，激光方法制备吸液芯工艺步骤少、流程短、效率高，结构一致性好，稳定性高，综合性能好，能达到最低的热管厚度和最优的散热效果。
附图说明
图1为本发明一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的吸液芯周期分布微米锥列阵和纳米亚结构以及四周通道示意图；
图2为本发明一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的吸液芯周期分布微米长方块列阵和纳米亚结构以及四周通道示意图；
图3为本发明一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的中铜合金L形超亲水微纳结构吸液芯实物照片与水滴接触角测量结果；
图4为本发明一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的铝合金T形超亲水微纳结构吸液芯实物照片与水滴接触角测量结果；
图5为本发明一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的不锈钢工字形超亲水微纳结构吸液芯实物照片与水滴接触角处理结果；
图中：1、吸液芯；11、通道；12、纳米级亚结构；13、微米锥；14、微米长方块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，包括吸液芯1和均热板盖板，所述吸液芯直接制备于所述均热板盖板上；所述吸液芯1由周期分布的微米列阵以及其四周通道11构成；所述微米列阵表面以及其四周所述通道11表面均密集分布有纳米级亚结构12，三者构成微纳米全覆盖结构；所述微纳米全覆盖结构的表面设有氧化物涂层。所述纳米级亚结构12的尺度为1-1000纳米；且所述纳米级亚结构12为波纹状或颗粒状。所述氧化物涂层的厚度小于5纳米；且所述氧化物涂层的材质为SiO2和/或TiO2。
所述微米列阵为多个微米锥13构成的列阵；且每个所述微米锥13的间距为1-300微米；每个所述微米锥13的直径为1-200微米；每个所述微米锥13的斜度为5-45°；每个所述微米锥13的高度为所述均热板盖板厚度的10-70％；
或，所述微米列阵为多个微米长方块14构成的列阵；且每个所述微米长方块14的间距为10-500微米；每个所述微米长方块14的长宽比为1：1-1：10；每个所述微米长方块14的四周斜度为5-45°；每个所述微米长方块14的高度为所述均热板盖板厚度的10-70％。
实施例1
超薄铜合金均热板超亲水微纳米结构吸液芯的制备方法包括如下步骤：
(1)将铜合金均热板上盖板或下盖板作切割、清洗等前期预处理，铜合金盖板厚度可为0.2～1mm，选为0.4mm；
(2)吸液芯直接制备在铜合金均热板盖板上，根据均热板对吸液芯区域的形状要求，编制超快激光的扫描区域为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形以及其组合等各种形状，本实施例中选择L形，在上述形状区域内制备微纳米结构；
(3)采用皮秒激光，波长为近红外光，皮秒激光的脉冲宽度为1-1000皮秒，重复频率可为10KHz-10000KHz，平均功率可为1-500W，扫描速度可为10-10000mm/s，焦斑大小为1-300微米，扫描次数为单次。将皮秒激光聚焦到铜合金均热板盖板表面，优化皮秒激光的平均功率、单脉冲能量、重复频率、焦斑大小、扫描速度、作用时间、扫描次数、扫描路径等八项工艺参数，使得激光作用区内的光束能流密度高于所述均热板金属材料的烧蚀阈值，基于烧蚀机制产生材料的汽化蒸发去除形成所述周期分布和微米锥列阵或微米长方块列阵以及四周通道，同时基于皮秒激光的烧蚀与诱导机制在微米锥和微米长方块表面以及四周通道表面形成纳米波纹亚结构；基于上述工艺，皮秒激光制备出周期分布的微米锥列阵，锥间距为1-300微米，锥直径为1-200微米，锥斜度为5-45°，锥高度为板厚的10-70％；微米锥四周空间构成通道；所述的微米锥表面以及四周通道表面密集分布纳米颗粒，其尺度为1-1000纳米；
(4)对所述的微纳米结构表面喷涂SiO2，涂层厚度控制在5纳米以下，形成超亲水微纳米吸液芯结构；
(5)将制备好的超亲水微纳米结构吸液芯顺次进行超声清洗、吹扫、干燥，然后进行真空封装，即得所述的超亲水微纳米结构铜合金吸液芯产品。
上述超薄铜合金均热板超亲水微纳米结构吸液芯包含如下特征：在铜合金均热板盖板表面周期分布微米锥列阵，每个微米锥表面和四周通道表面密集分布纳米颗粒亚结构，形成微纳米全覆盖结构，对该微纳米结构不作处理或喷涂SiO2处理后，即形成超亲水微纳米吸液芯，构成强大的毛细力和渗透率，其毛细力大于1500Pa，渗透率大于5*10-11m2。含有超亲水微纳米结构特征的吸液芯可以为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形及其组合等各种形状，满足各种均热板散热需求，本实施例为L形。
实施例2
超薄铝合金均热板超亲水微纳米结构吸液芯的制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金均热板盖板作切割、清洗等前期预处理，铝合金盖板厚度可为0.2～1mm，选为0.3mm；
(2)吸液芯直接制备在均热板盖板上，根据均热板对吸液芯区域的形状要求，编制超快激光的扫描区域为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形以及其组合等各种形状，本实施例选择T形，在上述形状区域内制备微纳米结构；
(3)采用飞秒激光，波长为绿光，飞秒激光的脉冲宽度为10-1000飞秒，重复频率可为10KHz-10000KHz，平均功率可为1-500W，扫描速度可为10-10000mm/s，焦斑大小为1-300微米，扫描次数为单次。将飞秒激光聚焦到铜合金盖板表面，优化飞秒激光的平均功率、单脉冲能量、重复频率、焦斑大小、扫描速度、作用时间、扫描次数、扫描路径等八项工艺参数，使得激光作用区内的光束能流密度高于所述均热板金属材料的烧蚀阈值，基于烧蚀机制产生材料的汽化蒸发去除形成所述周期分布和所述尺寸的微米锥列阵或微米长方块列阵以及四周通道，同时基于飞秒激光的烧蚀与诱导机制在微米锥和微米长方块表面以及四周通道表面形成纳米波纹亚结构；基于上述工艺，飞秒激光制备出周期分布的微米长方块列阵，长方块间距为10-500微米，长宽比为1：1-1：10，四周斜度为5-45°，长方块高度为板厚的10-70％；微米方块四周空间构成通道；所述的微米长方块表面以及四周通道表面密集分布的纳米级亚结构为纳米波纹，其尺度为1-1000纳米；
(4)对所述的微纳米结构表面喷涂TiO2，涂层厚度控制在5纳米以下，形成超亲水微纳米吸液芯结构；
(5)将制备好的超亲水微纳米结构吸液芯顺次进行超声清洗、吹扫、干燥，然后进行真空封装，即得所述的超亲水微纳米结构铜合金吸液芯产品。
上述超薄铝合金均热板超亲水微纳米结构吸液芯包含如下特征：在均热板铜合金表面周期分布微米长方块列阵，每个微米长方块表面以及四周通道表面密集分布纳米波纹亚结构，形成微纳米全覆盖结构，对该微纳米结构不作处理或喷涂SiO2处理后，即形成超亲水微纳米吸液芯，构成强大的毛细力和渗透率，其毛细力大于1300Pa，渗透率大于4*10- 11m2。含有超亲水微纳米结构特征的吸液芯可以为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形及其组合等各种形状，满足各种均热板散热需求，本实施例为T形。
实施例3
不锈钢均热板超亲水微纳米结构吸液芯的制备方法包括如下步骤：
(1)将不锈钢均热板上盖板或下盖板作切割、清洗等前期预处理，不锈钢盖板厚度可为0.2～1mm，选为0.2mm；
(2)吸液芯直接制备在均热板盖板上，根据均热板对吸液芯区域的形状要求，编制超快激光的扫描区域为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形以及其组合等各种形状，本实施例选工字形，在上述形状区域内制备微纳米结构；
(3)采用皮秒激光，波长为近红外，皮秒激光的脉冲宽度为1-1000皮秒，重复频率可为10KHz-10000KHz，平均功率可为1-500W，扫描速度可为10-10000mm/s，焦斑大小为1-300微米，扫描次数为单次。将皮秒激光聚焦到铜合金盖板表面，优化皮秒激光的平均功率、单脉冲能量、重复频率、焦斑大小、扫描速度、作用时间、扫描次数、扫描路径等八项工艺参数，使得激光作用区内的光束能流密度高于所述均热板金属材料的烧蚀阈值，基于烧蚀机制产生材料的汽化蒸发去除形成所述周期分布和所述尺寸的微米锥列阵或微米长方块列阵以及四周通道，同时基于皮秒激光的烧蚀与诱导机制在微米锥和微米长方块表面以及四周通道表面形成纳米波纹亚结构；基于上述工艺，皮秒激光制备出周期分布的微米锥列阵，锥间距为1-300微米，锥直径为1-200微米，锥斜度为5-45°，锥高度为板厚的10-70％；微米锥四周空间构成通道；所述的微米锥表面以及四周通道表面密集分布纳米颗粒，其尺度为1-1000纳米；
(4)对所述的微纳米结构表面喷涂SiO2，涂层厚度控制在5纳米以下，形成超亲水微纳米吸液芯结构；
(5)将制备好的超亲水微纳米结构吸液芯顺次进行超声清洗、吹扫、干燥，然后进行真空封装，即得所述的超亲水微纳米结构铜合金吸液芯产品。
上述超薄不锈钢均热板超亲水微纳米结构吸液芯包含如下特征：在不锈钢表面周期分布微米锥列阵，每个微米锥表面和四周通道表面密集分布纳米颗粒亚结构，形成微纳米全覆盖结构，对该微纳米结构不作处理或喷涂SiO2处理后，即形成超亲水微纳米吸液芯，构成强大的毛细力和渗透率，其毛细力大于1400Pa，渗透率大于4.5*10-11m2。含有超亲水微纳米结构特征的吸液芯可以为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形及其组合等各种形状，满足各种均热板散热需求，本实施例为工字形。
在另外一些实施例中，所述吸液芯可以为正方形、长方形、十字形、三角形、条形、圆形和辐射形的一种或多种组合的形状。
在另外一些实施例中，所述均热板盖板的材质为紫铜、铜合金、铝、铝合金和不锈钢的一种或多种。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(8)本发明重点针对0.2-0.4mm超薄热管，众所周知，当热管厚度降低到0.4以下时，吸液芯的毛细性能将显著下降、水阻和气阻显著提高，传热效率迅速下降。本发明制备的超亲水微纳结构吸液芯，无论是周期分布的微米锥列阵和微米长方块列阵表面，还是四周通道表面，均密集分布纳米级波纹或颗粒亚结构，列阵、通道和表面丰富的微纳米结构已经构成强大的毛细力，明显提升吸液芯的吸液能力；
(9)微米级锥列阵和长方块列阵，连同其表面的丰富纳米亚结构以及通道表面的纳米结构，一起构成优异的超亲水特性，在蒸发段会基于超亲水表面的高温气泡成核蒸发散热机制，显著提升蒸发能力。研究表明，在超过100度高温蒸发时，超亲水表面会不断生成大量的气泡而快速脱离表面，提升热量的散发，其他表面则会形成水膜覆盖高温表面，阻碍热流的散发。在相同的温度下，超亲水表面的散热热流通量比疏水表面或超疏水表面提高几十倍；
(10)周期分布的微米锥列阵和微米长方块列阵的四周是四通八达的通道，有助于吸液芯平衡各向吸液能力，确保各个方向的散热能力，避免单纯沟槽形吸液芯的定向吸液不足；
(11)四通八达的微米锥和微米长方块之间的通道，构成通畅的液体通道和蒸汽通道，有助于减少水阻和气阻，提升综合性能；
(12)周期分布的微米锥列阵和微米长方块列阵对液体通道和气体通道构成强有力的支撑，避免均热板盖板在压力下的塌缩现象，保证吸液芯和均热板长期稳定工作；
(13)吸液芯直接制备在均热板盖板上，不增加厚度，有利于实现0.2-0.4mm的超薄均热板；
本发明吸液芯中周期分布的微米锥列阵和微米长方块列阵以及四通八达的液体通道，由高功率皮秒激光或飞秒激光来制备，经激光烧蚀机制形成锥状、长方块和通道微米结构，同时在优化工艺下经由烧蚀诱导机制形成多种纳米结构，是一种多功能化的制备方法；同时，激光束可以经过计算机编程控制扫描振镜，一步制备几乎任意形状的吸液芯图案，如正方形、长方形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形等各种形状及其组合，满足各种均热板散热需求，是一种灵活高效的制备方法。此外，通过控制超快激光束能流密度和扫描速度等工艺参数，可以精确控制微纳米结构的深度，也即液体通道、蒸汽通道的深度，因而可以调控优化热管内部的汽腔结构和液腔结构以及体积分配，保证其良好的毛细吸水性能和低的水阻、热阻。激光制备过程工艺稳定、重复性高、成品率高，是一种实用可靠的制备方法。通过提高激光功率和采用多种措施提高处理速度，激光一步制备吸液芯微纳米结构可以是一种高效、成本可控的制备方法。相比于现有吸液芯的喷粉烧结和紫铜丝网吸液芯的传统制备方法，激光方法制备吸液芯工艺步骤少、流程短、效率高，结构一致性好，稳定性高，综合性能好，能达到最低的热管厚度和最优的散热效果。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，其特征在于，包括吸液芯(1)和均热板盖板，所述吸液芯直接制备于所述均热板盖板上；
所述吸液芯(1)由周期分布的微米列阵以及其四周通道(11)构成；所述微米列阵表面以及其四周所述通道(11)表面均密集分布有纳米级亚结构(12)，三者构成含有丰富微空腔的微纳米全覆盖结构；所述微纳米全覆盖结构的表面设有高表面能氧化物涂层。
2.根据权利要求1所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，其特征在于，所述微米列阵为多个微米锥(13)构成的列阵；且每个所述微米锥(13)的间距为1-300微米；每个所述微米锥(13)的直径为1-200微米；每个所述微米锥(13)的斜度为5-45°；每个所述微米锥(13)的高度为所述均热板盖板厚度的10-70％；
或，所述微米列阵为多个微米长方块(14)构成的列阵；且每个所述微米长方块(14)的间距为10-500微米；每个所述微米长方块(14)的长宽比为1：1-1：10；每个所述微米长方块(14)的四周斜度为5-45°；每个所述微米长方块(14)的高度为所述均热板盖板厚度的10-70％。
3.根据权利要求1所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，其特征在于，所述纳米级亚结构(12)的尺度为1-1000纳米；且所述纳米级亚结构(12)为波纹状或颗粒状。
4.根据权利要求1所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，其特征在于，所述氧化物涂层的厚度小于5纳米；且所述氧化物涂层的材质为SiO2和/或TiO2。
5.根据权利要求1所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，其特征在于，所述吸液芯(1)可以为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形和辐射形的一种或多种组合的形状。
6.根据权利要求1所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯，其特征在于，所述均热板盖板的材质为紫铜、铜合金、铝、铝合金和不锈钢的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
1)将所述均热板盖板作切割、清洗等前期预处理，所述均热板盖板的厚度可为0.2～1mm，典型厚度可为0.2～0.4mm；
2)根据所述均热板盖板对所述吸液芯(1)区域的形状要求，编制超快激光的扫描区域为正方形、长方形、十字形、T字形、L形、工字形、三角形、条形、圆形、辐射形以及其组合等各种形状，在上述形状区域内进行制备工作；
3)将超快激光聚焦到所述吸液芯(1)表面，优化超快激光的平均功率、单脉冲能量、重复频率、焦斑大小、扫描速度、作用时间、扫描次数和扫描路径的工艺参数，使得激光作用区内的光束能流密度高于所述均热板盖板材料的烧蚀阈值，基于烧蚀机制产生材料的汽化蒸发去除形成所述周期分布的多个所述微米锥(13)/多个微米长方块(14)构成的列阵以及四周的所述通道(11)，同时基于超快激光的烧蚀与诱导机制在多个所述微米锥(13)表面/多个微米长方块(14)表面以及四周所述通道(11)的表面形成纳米波纹状/纳米颗粒状的纳米亚结构(12)；
4)对所述微纳米亚结构(12)表面进行高表面能处理,形成超亲水微纳米结构吸液芯；
5)将制备好的超亲水微纳米结构吸液芯顺次进行超声清洗、吹扫、干燥，然后进行真空封装，即得所述的超亲水微纳米结构吸液芯产品。
8.根据权利要求7所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中所述高表面能处理为浸泡、喷涂、蒸发、溅射SiO2/TiO2，形成氧化物涂层，达到超亲水特性；且所述氧化物涂层的厚度小于5纳米。
9.根据权利要求7所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的制备方法，其特征在于，所述超快激光的波长可为近红外光、绿光或紫外光；所述超快激光的重复频率为10KHz-10000KHz，平均功率为1-500W，扫描速度为10-10000mm/s，焦斑大小为1-300微米，扫描次数为单次或多次。
10.根据权利要求9所述的一种超薄均热板超亲水微纳米结构吸液芯的制备方法，其特征在于，所述超快激光为皮秒激光或飞秒激光，所述皮秒激光的脉冲宽度为1-1000皮秒，所述飞秒激光的脉冲为50-1000飞秒。
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