一种具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器

本发明涉及散热装置，尤其涉及一种具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器。

背景技术：

1、随着科学技术的进步，各式各样的发热设备，如芯片、机箱等，成为人们生活工作中不可缺少的部分，而且，这些散热设备正朝着高功率及轻薄化方向发展。发热设备的温度与其性能之间存在着密切的联系，其可靠性会随着温度的升高而降低。以芯片为例，温度的升高会导致电路延迟的增加，也有可能会导致短路从而将芯片烧毁。

2、相变材料被应用于发热设备的热管理，当发热设备工作时产生的热量通过界面材料传递至散热器内的相变材料，相变材料依靠自身固-液相变过程吸收潜热的特性储存发热设备产生的热量，抑制发热设备温度的升高。现有技术中已有一些利用相变材料进行热管理的方案，在一些技术方案中通过采用石蜡、水合盐、液态金属等相变材料，解决了电子设备发热源的散热问题，实现了常温下可重复、高效的散热，但这种技术方案未使用强化传热结构，无法满足高热流密度下的散热。

3、现有技术采用金属翅片、泡沫金属、泡沫石墨等强化传热结构增大传热面积，增强了相变材料的传热性能，但这些结构占用了原始相变材料的空间，导致了潜热损失，进而限制了散热器的最大储热能力，无法实现更高的散热效率。

4、因此，本领域的技术人员致力于提供一种具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，以提高散热器的散热效率，满足发热设备的散热需求。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够满足发热设备散热需求的散热器。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，用于发热设备的散热，包括封装壳体，所述封装壳体的底部与所述发热设备连接，所述封装壳体内填充有至少两级相变材料，所述至少两级相变材料沿所述封装壳体的高度方向通过级间隔板分隔，所述至少两级相变材料在远离所述封装壳体底部的方向上相变温度降低。

3、优选地，所述封装壳体的底部设有界面材料，所述界面材料为高导热、低界面接触热阻材料。

4、优选地，所述至少两级相变材料包括有机相变材料、无机相变材料、复合相变材料、液态金属中的一种或多种。

5、优选地，所述级间隔板采用高力学强度和高导热性能的金属或非金属材料。

6、进一步地，所述级间隔板内设有微通道，所述微通道内供流体流入和流出。

7、进一步地，所述级间隔板的上表面垂直连接有翅片，所述翅片嵌入至上层所述相变材料内。

8、进一步地，所述翅片内设有上下连通的毛细结构。

9、进一步地，所述级间隔板的下表面连接有热弹性件，所述热弹性件的另一端为自由端，所述热弹性件嵌入至下层所述相变材料内。

10、达到变形温度时，所述热弹性件会伸长下压固体相变材料；低于变形温度时，所述热弹性件会收缩返回至初始状态。

11、优选地，所述热弹性件为记忆合金弹簧。

12、优选地，所述封装壳体采用高发射率、高力学强度和高导热性能的金属或非金属材料。

13、本发明至少具有如下有益技术效果：

14、本发明提供的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，通过翅片与级间隔板将发热设备的热量传导至具有梯级相变温度的多级相变材料，再通过相变材料的相变过程，吸收发热设备所传递的热量；在吸热过程中，各级相变材料几乎同时从固态转变为液态，每级顶部热弹性件将受热伸长，将未熔化固态相变材料向下挤压，熔化的液态相变材料则会受压，加上翅片的毛细结构对其产生的毛细力，从而使熔化的液态相变材料逐渐移动到固态相变材料上方，加快固态相变材料吸热的过程；级间隔板中的微通道也同时通过冷却流体不停流动来带走热量，通过这样的整体过程实现了散热器散热效率的提高，满足发热设备的散热需求。

15、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，用于发热设备的散热，其特征在于，包括封装壳体，所述封装壳体的底部与所述发热设备连接，所述封装壳体内填充有至少两级相变材料，所述至少两级相变材料沿所述封装壳体的高度方向通过级间隔板分隔，所述至少两级相变材料在远离所述封装壳体底部的方向上相变温度降低。

2.如权利要求1所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述封装壳体的底部设有界面材料，所述界面材料为高导热、低界面接触热阻材料。

3.如权利要求1所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述至少两级相变材料包括有机相变材料、无机相变材料、复合相变材料、液态金属中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述级间隔板采用高力学强度和高导热性能的金属或非金属材料。

5.如权利要求4所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述级间隔板内设有微通道，所述微通道内供流体流入和流出。

6.根据权利要求4所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述级间隔板的上表面垂直连接有翅片，所述翅片嵌入至上层所述相变材料内。

7.根据权利要求6所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述翅片内设有上下连通的毛细结构。

8.根据权利要求4所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述级间隔板的下表面连接有热弹性件，所述热弹性件的另一端为自由端，所述热弹性件嵌入至下层所述相变材料内。

9.根据权利要求8所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述热弹性件为记忆合金弹簧。

10.根据权利要求1所述的具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，其特征在于，所述封装壳体采用高发射率、高力学强度和高导热性能的金属或非金属材料。

技术总结本发明公开了一种具有梯级相变温度和相变界面调控功能的散热器，用于发热设备的散热，包括封装壳体，所述封装壳体的底部与所述发热设备连接，所述封装壳体内填充有至少两级相变材料，所述至少两级相变材料沿所述封装壳体的高度方向通过级间隔板分隔，所述至少两级相变材料在远离所述封装壳体底部的方向上相变温度降低。本发明提高了散热器的散热效率，满足了发热设备的散热需求。技术研发人员：胡海涛,常守金,李旋受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25