一种热管及其制备方法与流程

1.本发明涉及热管制备技术领域，特别是涉及一种热管及其制备方法。


背景技术：

2.热管是一种利用介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程实现快速散热的散热器件，热管被抽成负压状态，充入适当的液体工质，这种液体沸点低，容易挥发。管壁设置有吸液芯，其由毛细多孔结构组成。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速汽化，蒸气在热扩散的动力下流向另外一端，并在冷凝端冷凝释放出热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端，如此循环不止，直到热管两端温度相等(此时蒸汽热扩散停止)。
3.由于热管内充入的液体工质是有限的，想要提高热管的散热能力，需要对毛细多孔结构的毛细性能提出更高的要求，使得能够实现热管内液体工质的快速回流，从而提高热管的传热效率，避免热管蒸发段在高热功率下发生烧干的现象。然而，现有的热管制备往往采用单一沟槽作为毛细结构进行液体工质的运输，毛细性能普遍较差，传热效率较低。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的在于，提供一种热管的制备方法，其具有能够实现热管内液体工质的快速回流，从而提高热管的传热效率。
5.本发明提供的一种热管的制备方法，包括以下步骤：
6.s1：于铜管的内壁制备沟槽结构；
7.s2：覆盖所述沟槽结构制备超疏水耐酸层，所述超疏水耐酸层始于所述铜管一端，延伸至内部一定长度；
8.s3：通过srb细菌于所述沟槽结构上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面，所述微纳尺寸粗糙表面始于所述铜管的另一端，延伸至与所述超疏水耐酸层相接；
9.s4：以所述超疏水耐酸层的铜管段作为冷凝段，以所述微纳尺寸粗糙表面的铜管段作为绝热段和蒸发段，制备热管。
10.进一步地，在步骤s3中，包括：
11.将所述铜管竖直放置，其中，所述铜管内部设有所述超疏水耐酸层的一端朝上；
12.在所述沟槽结构的表面均匀喷洒含碳量15％-40％的srb培养液；
13.将所述铜管在厌氧环境中培养6-10天，所述srb细菌在所述沟槽结构上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面。
14.进一步地，在所述srb细菌在所述沟槽结构上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面之后，还包括：
15.对所述铜管进行高温灭菌处理，所述高温灭菌处理的加热温度大于120℃。
16.进一步地，在步骤s2中，包括：
17.于所述沟槽结构上电镀一层wo3薄膜，所述wo3薄膜始于所述铜管一端，延伸至内部
一定长度；
18.将所述铜管镀有所述wo3薄膜的部分浸入质量比为0.3％～1.0％的氟硅烷-乙醇溶液中进行3～20s的疏水处理。
19.进一步地，在步骤s4中，具体包括：
20.分别确定冷凝段的长度需求，以及绝热段和蒸发段的长度需求，并根据两个长度需求对所述铜管的两端进行裁剪处理；
21.对裁剪后铜管依次进行清洗、烘干、旋缩、焊接密封、抽真空、注液工序后，得到热管。
22.进一步地，通过拉削的方式在铜管的内壁制备沟槽结构。
23.进一步地，所述沟槽结构垂直铜管长度方向上的截面可以为矩形、梯形或三角形。
24.本发明的另一目的在于，提供一种热管，所述热管根据上述任一项制备方法制得的。
25.本发明提供的一种热管的制备方法，通过在热管内壁制备沟槽结构，并于沟槽结构上分别通过电镀制备超疏水耐酸层表面，以及通过srb细菌腐蚀制备微纳尺寸粗糙表面，微纳尺寸粗糙表面能够提高热管内表面的毛细能力达到亲水效果；以铜管的超疏水耐酸层表面段作为热管的冷凝段，以铜管的微纳尺寸粗糙表面段作为热管的绝热段和蒸发段，使得冷凝段的超疏水性能有助于提升液体工质冷凝能力，绝热段和蒸发段的亲水性能有助于提升液体工质回流能力，进而提高热管的传热效率。
26.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
27.图1为本发明的一种热管的制备方法的步骤示意图；
28.图2为本发明的一种热管的铜管沟槽结构的截面示意图；
29.图3为本发明的一种热管的铜管微纳尺寸粗糙表面的截面示意图；
30.图4为本发明的一种热管的铜管微纳尺寸粗糙表面的结构示意图；
31.图5为本发明的一种热管的结构示意图。
32.附图标记：
33.1、管体；11、沟槽结构；12、微纳尺寸粗糙表面；2、内腔。
具体实施方式
34.如图1所示，本发明提供一种热管的制备方法，该方法包括以下步骤：
35.s1：于铜管的内壁制备沟槽结构。
36.首先，获取一段足够长的铜管，通过拉削的方式在铜管的管体1内壁制备沟槽结构11，制备的沟槽结构11如图2所示，在热管进行散热工作时，液体工质在沟槽结构11的毛细作用下，沿着沟槽结构11从冷凝段流回蒸发段。其中，根据拉削所用的拉刀不同，所述沟槽结构11垂直铜管长度方向上的截面可以为矩形、梯形或三角形。
37.s2：覆盖所述沟槽结构制备超疏水耐酸层，所述超疏水耐酸层始于所述铜管一端，延伸至内部一定长度。
38.本技术通过电镀方式制备耐酸层薄膜，具体是将铜管连在电源的负极作为电镀槽
阴极，并将竖直铜管部分浸入wo3电镀液中，使得铜管浸入电镀液的部分，包括铜管的端部至一定长度的表面电镀上一层耐酸的wo3薄膜。
39.可选的，在电镀前对铜管的外表面采用防电镀剂进行防电镀处理，使得仅在铜管的内壁沟槽结构表面电镀wo3薄膜，并在电镀结束后，清洗除去外表面的防电镀剂。
40.然后将所述铜管镀有所述wo3薄膜的部分浸入质量比为0.3％～1.0％的氟硅烷-乙醇溶液中进行3～20s的疏水处理，使得所述铜管内部具有超疏水耐酸层。
41.s3：通过srb细菌于所述沟槽结构11上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面，所述微纳尺寸粗糙表面始于所述铜管的另一端，延伸至与所述超疏水耐酸层相接。
42.具体步骤包括，将所述铜管竖直放置，所述铜管内部设有所述超疏水耐酸层的一端朝上；将沿圆周方向设置有多个喷口的喷头从下向上插入铜管的内部，使得喷头同时向所述铜管的沟槽结构11表面均匀喷洒含碳量15％-40％的srb培养液，且srb培养液能够喷洒在所有未被超疏水耐酸层薄膜覆盖的沟槽结构11表面，直至与所述超疏水耐酸层表面相接。而且由于微纳尺寸粗糙表面12主要是由srb细菌产生酸腐蚀铜表面而得，因此，即使误将喷洒srb培养液喷洒至超疏水耐酸层表面，也不会影响超疏水耐酸层的疏水性能。
43.将喷洒srb培养液后的铜管放置于厌氧环境中培养6-10天，所述srb细菌在所述沟槽结构11上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面12，如图3和图4所示，srb细菌腐蚀处理的微纳尺寸粗糙表面12具有相当于现有技术更细微的多孔表面结构，提升亲水性能。
44.s4：以所述超疏水耐酸层的铜管段作为冷凝段，以所述微纳尺寸粗糙表面的铜管段作为绝热段和蒸发段，制备热管。
45.在铜管内壁的沟槽结构11表面分别制备超疏水耐酸层表面和微纳尺寸粗糙表面12后，铜管内的超疏水耐酸层表面具有优异的超疏水性能，铜管内的微纳尺寸粗糙表面12具有优异的亲水性能，以所述超疏水耐酸层的铜管段作为冷凝段，以所述微纳尺寸粗糙表面12的铜管段作为绝热段和蒸发段，制备热管。
46.制备热管包括：根据发热元件的散热需求确定冷凝段长度，以及绝热段和蒸发段的总长度，并根据两个长度数据于铜管的两端分别进行裁剪。对铜管进行清洗、烘干处理后，将铜管的冷凝段端口进行旋缩、焊接密封，完成抽真空、注液工序，最终得到热管如图5所示，所述热管的管体1包括冷凝段、绝热段和蒸发段，所述管体1内形成的内腔2处于真空或负压状态，内腔2中充有沸点低的液体工质。
47.在完成热管的制备后，需要对热管进行高温灭菌处理，避免srb细菌的腐蚀时间过长，影响热管性能。优选的，在本实施例中，不对铜管进行单独的高温加热，在完成热管的制备时，热管需要进行一系列性能测试，其中在进行高低温循环测试时，高温会超过120℃，可以将srb菌落全部消灭，避免进一步出现腐蚀。
48.本发明提供的一种热管的制备方法，通过在热管内壁制备沟槽结构，并于沟槽结构上分别通过电镀制备超疏水耐酸层表面，以及通过srb细菌腐蚀制备微纳尺寸粗糙表面，微纳尺寸粗糙表面能够提高热管内表面的毛细能力，加快液体的铺展速度从而达到亲水效果；以铜管的超疏水耐酸层表面段作为热管的冷凝段，以铜管的微纳尺寸粗糙表面段作为热管的绝热段和蒸发段，使得冷凝段的超疏水性能有助于提升液体工质冷凝能力，绝热段和蒸发段的亲水性能有助于提升液体工质回流能力，进而提高热管的传热效率。
49.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种热管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：于铜管的内壁制备沟槽结构；s2：覆盖所述沟槽结构制备超疏水耐酸层，所述超疏水耐酸层始于所述铜管一端，延伸至内部一定长度；s3：通过srb细菌于所述沟槽结构上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面，所述微纳尺寸粗糙表面始于所述铜管的另一端，延伸至与所述超疏水耐酸层相接；s4：以所述超疏水耐酸层的铜管段作为冷凝段，以所述微纳尺寸粗糙表面的铜管段作为绝热段和蒸发段，制备热管。2.根据权利要求1所述的热管的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，包括：将所述铜管竖直放置，其中，所述铜管内部设有所述超疏水耐酸层的一端朝上；在所述沟槽结构的表面均匀喷洒含碳量15％-40％的srb培养液；将所述铜管在厌氧环境中培养6-10天，所述srb细菌在所述沟槽结构上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面。3.根据权利要求2所述的热管的制备方法，其特征在于，在所述srb细菌在所述沟槽结构上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面之后，还包括：对所述铜管进行高温灭菌处理，所述高温灭菌处理的加热温度大于120℃。4.根据权利要求3所述的热管的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，包括：于所述沟槽结构上电镀一层wo3薄膜，所述wo3薄膜始于所述铜管一端，延伸至内部一定长度；将所述铜管镀有所述wo3薄膜的部分浸入质量比为0.3％～1.0％的氟硅烷-乙醇溶液中进行3～20s的疏水处理。5.根据权利要求3所述的热管的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，具体包括：分别确定冷凝段的长度需求，以及绝热段和蒸发段的长度需求，并根据两个长度需求对所述铜管的两端进行裁剪处理；对裁剪后铜管依次进行清洗、烘干、旋缩、焊接密封、抽真空、注液工序后，得到热管。6.根据权利要求5所述的热管的制备方法，其特征在于：通过拉削的方式在铜管的内壁制备沟槽结构。7.根据权利要求6所述的热管的制备方法，其特征在于：所述沟槽结构垂直铜管长度方向上的截面可以为矩形、梯形或三角形。8.根据权利要求1-7中任一项制备方法制得的热管。

技术总结
本发明涉及一种热管及其制备方法。本发明所述的热管制备方法包括以下步骤：S1：于铜管的内壁制备沟槽结构；S2：覆盖所述沟槽结构制备超疏水耐酸层，所述超疏水耐酸层始于所述铜管一端，延伸至内部一定长度；S3：通过SRB细菌于所述沟槽结构上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面，所述微纳尺寸粗糙表面始于所述铜管的另一端，延伸至与所述超疏水耐酸层相接；S4：以所述超疏水耐酸层的铜管段作为冷凝段，以所述微纳尺寸粗糙表面的铜管段作为绝热段和蒸发段，制备热管。本发明所述的热管制备方法通过SRB细菌在沟槽结构上腐蚀形成微纳尺寸粗糙表面，能够提升热管绝热段和蒸发段的亲水性能，加快液体工质回流速度，进而提高热管的传热效率。进而提高热管的传热效率。进而提高热管的传热效率。


技术研发人员：袁雪鹏 颜才满 朱楠 刘屹 汤勇 梁怡富
受保护的技术使用者：珠海德标光电科技有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/6