CN113418413B - 一种智能响应的自适应均热板结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能响应的自适应均热板结构，包括均热板、槽道吸液芯以及工质流体，所述均热板包括上板体和下板体，所述上板体和下板体之间设有腔室；所述上板体底面和所述下板体顶面均设有若干槽道，所述上板体和下板体上的所述槽道均并排设置，所述上板体上的若干槽道和所述下板体上的若干槽道均构成槽道吸液芯，所述槽道内部内嵌有热缩型水凝胶；所述腔室内封存有工质流体。该自适应均热板结构其具有快速散热的性能，同时可以保证电子设备工作温度稳定且不受环境和输出功率影响。

Description

一种智能响应的自适应均热板结构

技术领域

本发明涉及均热板技术领域，尤其涉及一种智能响应的自适应均热板结构。

背景技术

电子元器件在高温环境下容易发生老化，主要是由于热诱导下材料晶体结构容易变形，材料热膨胀而引起机械应力变化所导致的。在器件工作过程中，大多数电子设备经常暴露于来自各种来源的热环境下，例如阳光、环境温度，一天中，温度在中午时间到达最高温度，在夜晚又降到最低，昼夜温差在有些地方高达60℃。电子器件工作期间也会因为载荷不同和输出功率不同，导致工作温度不同。电子器件在高温和不断热循环中会使其正常使用寿命大打折扣。

大功率设备多由小功率设备串联而成，如目前电动汽车动力电池多采用较多小容量电池串并联而成以满足高能量的需求，当单体电池发生热失控就会产生大量的热，进而导致电池组内部热失控，目前动力电池散热方式无法满足局部快速散热的需求。

因此，如何提供一种散热板以保证电子设备在工作期间的温度不随输出功率和环境变化而变化，即保证电子设备在一个合理的温度范围内工作，同时保证设备内多个分立器件温度一致，即局部快速散热需求，是保证电子设备寿命达到设计使用寿命的重要研究方向。本申请所提出的智能响应的自适应均热板能够满足电子设备的这种要求，对保证电子设备正常使用寿命具有重要意义。

热缩型水凝胶是指随温度变化而发生收缩-溶胀非连续性体积相变的网状聚合物，其发生相变的温度被称为最低临界转变温度。聚合物网络中含有一定量的亲水和疏水基团，在不同的温度条件下，聚合物网络基团中的亲疏水性能不同，会释放和吸收水分，致使水凝胶体积发生明显变化，呈现溶胀和收缩两种不同的状态。当温度超过最低临界转变温度，热缩型水凝胶体积减小，处于收缩状态，温度越高体积收缩越大，温度下降恢复体积。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种智能响应的自适应均热板结构，其具有快速散热的性能，可以保证电子设备工作温度稳定且不受环境和输出功率影响。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种智能响应的自适应均热板结构，包括均热板、槽道吸液芯以及工质流体，

所述均热板包括上板体和下板体，所述上板体和下板体之间设有腔室；所述上板体底面和所述下板体顶面均设有若干槽道，所述上板体和下板体上的所述槽道均并排设置，所述上板体上的若干槽道和所述下板体上的若干槽道均构成槽道吸液芯，所述槽道内部内嵌有热缩型水凝胶；所述腔室内封存有工质流体。

优选的，所述均热板根据所需传热形状设计为四边形、圆形或梯形形状。

优选的，所述均热板槽道横截面形状为梯形或V形或倒Ω形。

优选的，所述槽道内腔全部或部分填充有所述热缩型水凝胶。

优选的，所述上板体或下板体上的任意相邻的两个所述槽道中的一个所述槽道内腔全部填充有所述热缩型水凝胶且另一个所述槽道内部分填充有所述缩型水凝胶。

优选的，所述上板体和下板体上的所述槽道为直槽道或弯槽道，所述上板体和下板体上的所述槽道等间距分布或渐变分布。

优选的，所述工质流体为去离子水、氨、甲醇、氟利昂、丙酮中的一种或其中几种混合而成。

与现有均热板相比，本发明具有如下技术效果：

(1)该智能响应的自适应均热板结构具有槽道吸液芯，在温度低于热缩型水凝胶临界收缩温度的情况下，热缩型水凝胶不发生形变，均热板具有一定散热能力。

(2)当温度超过其转变温度，一方面内嵌部分热缩型水凝胶收缩通过提高槽道深宽比提高槽道吸液芯毛细能力，提高均热板散热能力；另一方面充满热缩型水凝胶的槽道，热缩型水凝胶收缩通过增多毛细结构提高槽道吸液芯毛细能力来提高均热板散热能力，通过上述变化保证电子元器件设备温度不受环境和功率变化影响。

(3)当均热板局部温度升高，其热点内部槽道吸液芯热缩型水凝胶收缩，此区域毛细能力增加，均热板此区域散热能力增强，达到均衡温度的目的。

(4)槽道吸液芯内的热缩型水凝胶有最低形变温度，使得均热板具有智能特性；当温度达到最低形变温度，热缩型水凝胶开始变形，且其变形收缩量大小随温度不同而改变，进而使得槽道吸液芯毛细能力不同，即均热板散热能力不同，故具有自动开启和自适应的能力。同时热缩型水凝胶随温度变形是可逆的，故而该均热板可重复使用。

(5)相较于其他均温系统，该智能响应的自适应均热板无需温度传感器、反馈系统和执行系统，使整体结构更加简单和经济。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为智能响应的自适应均热板结构示意图；

图2为智能响应的自适应均热板侧面示意图；

图中，1、上板体；2、下板体；3、槽道吸液芯；4、腔室；5、热缩型水凝胶；6、注液孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细描述。

如图1～2所示，一种智能响应的自适应均热板结构，包括：均热板、槽道吸液芯3以及工质流体，均热板包括上板体1和下板体2，上板体1和下板体2之间设有腔室4；均热板根据所需传热形状设计为四边形、圆形或梯形形状。

上板体1底面和下板体2顶面均设有若干槽道，上板体1和下板体2上的槽道均并排设置，均热板槽道横截面形状为梯形或V形或倒Ω形。上板体1和下板体2上的槽道为直槽道或弯槽道，上板体1和下板体2上的槽道等间距分布或渐变分布。槽道深度与板厚无实质限制，且槽道深度越深越好。

上板体1上的若干槽道和下板体2上的若干槽道均构成槽道吸液芯3，槽道内腔全部或部分填充有热缩型水凝胶5。作为一种优选的实施方式，上板体1或下板体2上的任意相邻的两个槽道中的一个槽道内腔全部填充有热缩型水凝胶5且另一个槽道内部分填充有缩型水凝胶。

腔室4内封存有工质流体，工质流体为去离子水、氨、甲醇、氟利昂、丙酮中的一种或其中几种混合而成。

热缩型水凝胶5具有最低收缩形变温度，使得均热板在低于热缩型水凝胶5收缩温度时，热缩型水凝胶体积不发生变化，原有的槽道吸液芯3结构具有一定的散热能力。当超过最低收缩变形温度，槽道内水凝胶开始收缩，且其收缩量随温度升高而增加，当温度下降，其体积溶胀。

对于槽道内腔部分填充热缩型水凝胶5的结构，随槽道吸液芯3内嵌水凝胶收缩，槽道深宽比增加且温度越高其值越大，使得槽道吸液芯3毛细能力增强从而使均热板的散热能力得到增强。

对于槽道内腔全部充满热缩型水凝胶5的结构，随着其收缩，会使槽道吸液芯3槽道数目增加，使得槽道吸液芯3毛细能力得到增强进而增强均热板散热能力。

综上，由于热缩型水凝胶5的特性，当超过最低收缩变形温度时，会使槽道吸液芯3槽道的深宽比和数目增加，使得槽道吸液芯3毛细能力增强，从而使均热板散热能力随之增强。均热板的这种特性保证其散热电子设备不受环境和输出功率变化影响，保证设备工作在设计温度范围，达到其设计寿命。同时针对需要局部散热设备，通过增加局部毛细能力可提高设备局部散热能力，达到均温的效果，保证散热效果和温度一致性，即热缩型水凝胶5的特性也保证了设备局部散热需求，提高设备使用寿命。热缩型水凝胶5具有可恢复性，即可随温度降低而逐渐膨胀，具有最低临界收缩形变温度使得均热板具有智能响应且自适应的特性。

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限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种智能响应的自适应均热板结构，其特征在于，包括：

均热板，所述均热板包括上板体和下板体，所述上板体和下板体之间设有腔室；

槽道吸液芯，所述上板体底面和所述下板体顶面均设有若干槽道，所述上板体和下板体上的所述槽道均并排设置，所述上板体上的若干槽道和所述下板体上的若干槽道均构成槽道吸液芯，所述槽道内部内嵌有热缩型水凝胶，所述槽道内腔全部或部分填充有所述热缩型水凝胶，所述上板体或下板体上的任意相邻的两个所述槽道中的一个所述槽道内腔全部填充有所述热缩型水凝胶且另一个所述槽道内部分填充有所述缩型水凝胶；以及

工质流体，所述腔室内封存有工质流体。

2.根据权利要求1所述的智能响应的自适应均热板结构，其特征在于，所述均热板根据所需传热形状设计为四边形、圆形或梯形形状。

3.根据权利要求1所述的智能响应的自适应均热板结构，其特征在于，所述均热板槽道横截面形状为梯形或V形或倒Ω形。

4.根据权利要求1所述的智能响应的自适应均热板结构，其特征在于，所述上板体和下板体上的所述槽道为直槽道或弯槽道，所述上板体和下板体上的所述槽道等间距分布或渐变分布。

5.根据权利要求1所述的智能响应的自适应均热板结构，其特征在于，所述工质流体为去离子水、氨、甲醇、氟利昂、丙酮中的一种或其中几种混合而成。