一种被动式相变散热装置

本公开涉及电子电气元器件的散热，具体涉及一种被动式相变散热装置。

背景技术：

1、电子设备，无论是手机、电脑还是各种智能硬件在工作时会产生热量，热量若不及时散发，会导致设备过热，进而影响其性能和寿命。因此，电子设备的降温问题已成为当前研究的热点和重点。

2、首先，从物理学角度来看，电子设备在工作过程中，由于电流在半导体中流动产生的电阻，会产生热量。此外，电子元件的自身属性、工作频率、制程技术等也会影响热量产生。当热量积累到一定程度，超过了电子设备的散热能力，就会导致设备过热，轻则影响性能，重则导致设备损坏。研究表明电子元件在正常工作温度的基础上每升高 2℃，其稳定性和可靠性降低 10% 。

3、再者，电子设备的便携性和小型化趋势也加剧了散热的挑战。为了满足用户对设备轻薄、便携的需求，电子设备的设计者们不断优化设计，使得设备的散热空间和散热路径受到了极大的限制。如何在有限的空间内实现高效的散热，成为了当前研究的热点问题。随着对数据生成和通信的空前需求，电子冷却的巨大能源消耗呈现出越来越重要的环境问题。

4、现有的主动式散热器在运行过程中，主动式散热器需要消耗一定的电能来驱动风扇或泵等散热组件。特别是在长时间运行和高负载条件下，能耗问题更为突出。这不仅增加了设备的运行成本，而且对能源供应和环境保护产生负面影响。再者，主动式散热器的可靠性和稳定性也存在一定问题。在高温、高压等极端环境下，主动式散热器的散热性能可能会受到影响，导致设备过热，进而影响设备的稳定性和寿命。

5、被动式热管理已经引起越来越多的兴趣，以减少这种不断上升的环境影响。然而，为了更广泛的采用，现有技术需要在效率和成本效益方面有很大的改进。

技术实现思路

1、本公开提供一种被动式相变散热装置，以提高电子设备的运行稳定性和可靠性，延长设备使用寿命，实现零功耗，降低成本，提高整体散热效率。

2、本公开的技术方案如下：

3、本公开提供了一种被动式相变散热装置，包括：散热器、相变材料、镂空板、多孔膜、固定支架；所述相变材料置于散热器中；所述镂空板置于散热器的顶部；所述多孔膜置于散热器与镂空板之间；所述镂空板或所述多孔膜通过固定支架固定于散热器；

4、进一步的，所述的散热器设置有至少一个空腔，所述的空腔用于冲入相变材料；

5、所述的多孔膜覆盖所述的散热器，用于将所述的相变材料密封于所述的散热器的空腔中；

6、所述的多孔膜选择为防水透气多孔膜；

7、进一步的，所述的镂空板设置在所述的多孔膜外端，并与散热器固定；

8、所述相变材料为吸湿性盐溶液；

9、在一些实施例中，所述相变材料为溴化锂溶液或氯化锂溶液；

10、优选的，所述相变材料为溴化锂溶液；

11、在一些实施例中，所述溴化锂溶液为浓度为20%~40%（重量体积比）的溴化锂水溶液；

12、优选的，所述溴化锂溶液为浓度40%的溴化锂水溶液；

13、所述镂空板表面镀有石墨烯防腐涂层；所述镂空板为铜质镂空板；

14、所述镂空板具有孔隙结构；

15、根据一些实施例，所述孔隙结构为正方形或圆形或三角形；

16、优选的，所述孔隙结构为正方形；

17、所述孔隙结构的大小为0.05mm~0.4mm；

18、优选的，所述孔隙结构的大小为0.1mm；

19、所述多孔膜具有不规则微孔结构；所述多孔膜的厚度为0.25mm；

20、根据一些实施例，所述多孔膜为聚四氟乙烯多孔膜；所述聚四氟乙烯多孔膜含有1%~5%质量分数的石墨烯；

21、优选的，所述聚四氟乙烯多孔膜含有2%质量分数的石墨烯。

22、本公开的的技术方案至少带来以下有益效果：

23、本公开技术方案采用吸湿性溶液如溴化锂溶液作为相变材料，利用了盐溶液中水分子的解析与吸收过程高效热管理的方法，并利用多孔膜和镂空板的配合，提高热交换效果；通过使用吸湿溶液，本公开提供的被动式相变散热装置能够在解析和吸收过程中自动吸收和释放热量，从而有效降低电子设备的工作温度，这不仅能够提高设备的运行稳定性，还能够延长设备的使用寿命。由于溴化锂在水中具有高溶解度，在吸收过程中能够快速吸收空气中的水蒸气，从而提高吸收效率，这使得散热装置能够更快速地恢复冷却能力。

24、本公开技术方案将多孔膜如聚四氟乙烯多孔膜置于散热器与镂空板之间，能够防止溴化锂溶液溢出腐蚀设备，这种防护措施增强了设备的耐用性，降低了维护成本。本公开技术方案通过在聚四氟乙烯多孔膜中添加一定质量分数的石墨烯，能够增强聚四氟乙烯多孔膜的导热性，有利于将吸收的热量散发。多孔膜的微孔结构能够提高膜的通透性，有利于气体的透过和物质的吸附与分离。

25、本公开技术方案中镂空板的设计允许水蒸气顺畅穿过，同时增加了溶液与板面的接触面积，提升了溶质分子与水蒸气之间的交换效率。镂空板的设计优化了散热装置的气体流动，提高了冷却效果。对镂空板进行特殊处理，在其表面涂有防腐涂层，增强了其防腐性，进一步提高了散热装置的稳定性和使用寿命。

26、本公开提供的一种被动式相变散热装置，能够自发地吸收周围大气中的水分以恢复冷却能力，可以有效提高电子设备的运行稳定性和可靠性，延长设备使用寿命，同时降低能耗，提高整体散热效率，成本低。

技术特征：

1.一种被动式相变散热装置，其特征在于，包括：散热器、相变材料、镂空板、多孔膜、固定支架；所述相变材料置于散热器中；所述镂空板置于散热器的顶部；所述多孔膜置于散热器与镂空板之间；所述镂空板或所述多孔膜通过固定支架固定于散热器；

2.如权利要求1所述的被动式相变散热装置，其特征在于，所述相变材料为溴化锂溶液或氯化锂溶液。

3.如权利要求2所述的被动式相变散热装置，其特征在于，所述相变材料为溴化锂溶液；所述溴化锂溶液的浓度为20%~40%。

4.如权利要求3所述的被动式相变散热装置，其特征在于，所述溴化锂溶液的浓度为40%。

5.如权利要求1所述的被动式相变散热装置，其特征在于，所述镂空板表面镀有石墨烯防腐涂层；所述镂空板具有孔隙结构；所述孔隙结构为正方形或圆形或三角形；所述孔隙结构的大小为0.05mm~0.4mm。

6.如权利要求5所述的被动式相变散热装置，其特征在于，所述镂空板的孔隙结构为正方形；所述孔隙结构的大小为0.1mm。

7.如权利要求1所述的被动式相变散热装置，其特征在于，所述多孔膜具有不规则微孔结构；所述多孔膜的厚度为0.25mm。

8.如权利要求7所述的被动式相变散热装置，其特征在于，所述多孔膜为聚四氟乙烯多孔膜；所述聚四氟乙烯多孔膜含有1%~5%质量分数的石墨烯。

9.如权利要求8所述的被动式相变散热装置，其特征在于，所述聚四氟乙烯多孔膜含有2%质量分数的石墨烯。

技术总结本公开提供了一种被动式相变散热装置，包括散热器、相变材料、镂空板、多孔膜、固定支架；所述相变材料置于散热器中；所述镂空板置于散热器的顶部；所述多孔膜置于散热器与镂空板之间；所述镂空板或所述多孔膜通过固定支架固定于散热器；所述被动式相变散热装置，可以提高电子设备的运行稳定性和可靠性，延长设备使用寿命，实现零功耗，同时降低成本，提高整体散热效率。技术研发人员：姚志敏,刘佳龙,张鹏,赵欢,尹子豪,文鹏程,高丽群,胡涛,江胤辉,邵梦佳受保护的技术使用者：武汉理工大学三亚科教创新园技术研发日：技术公布日：2024/7/29