Desarrollo y aplicación de la cámara de vapor.

Con la aparición y el rápido desarrollo de la tecnología de comunicaciones móviles de quinta generación (tecnología 5G), los productos electrónicos, especialmente teléfonos inteligentes, tabletas y otros productos, avanzan cada vez más hacia un alto rendimiento, una alta integración y una miniaturización, lo que da como resultado un flujo de calor ultraalto. Densidad en espacios extremadamente estrechos. Como elemento eficiente de transferencia de calor, la cámara de vapor tiene las características de baja resistencia térmica y temperatura uniforme, y se usa ampliamente en el módulo de disipación de calor de equipos de alto flujo de calor.

El progreso de la industria electrónica ha llevado al desarrollo de productos electrónicos hacia un tamaño pequeño y una alta integración, lo que resulta en un mayor consumo de energía de los componentes electrónicos. Por ejemplo, la disipación estimada de los amplificadores de banda prohibida en el sector militar y aeroespacial supera los 1000 W/cm2. Los disipadores de calor comunes ya no pueden satisfacer las necesidades de disipación de calor con alta densidad de flujo de calor. Se ha demostrado que dos tipos de disipadores de calor impulsados ​​por capilares, como los tubos de calor, los tubos de calor planos y la cámara de vapor, son los dispositivos de enfriamiento pasivo más efectivos entre los dos dispositivos de enfriamiento. Tienen ventajas como una fuerte conductividad térmica, un buen efecto de ecualización de temperatura y una gran adaptabilidad estructural. Las cámaras de vapor se han convertido en un punto de investigación para muchos académicos nacionales y extranjeros debido a su mayor rendimiento de disipación de calor.

En la actualidad, los métodos de disipación de calor utilizados para dispositivos electrónicos incluyen principalmente disipación de calor de grafito, disipación de calor de grafeno, disipación de calor de gel de conducción de calor, enfriamiento de calor de tubería de calor, enfriamiento de cámara de vapor, etc., como se muestra en la Tabla 1. Entre ellos, la disipación de calor de grafito , la disipación de calor de grafeno y la disipación de calor de gel conductor térmico pertenecen a materiales de disipación de calor con efecto de disipación de calor limitado, utilizados principalmente en pequeños productos electrónicos; Los tubos de calor y las placas de calor son componentes de disipación de calor con alta eficiencia de disipación de calor y se utilizan principalmente en equipos electrónicos grandes y medianos. Aunque tanto los heatpipes como la cámara de vapor utilizan el cambio de fase para lograr la disipación de calor, incluidos cuatro pasos principales de conducción, evaporación, convección y condensación, sus métodos de conducción de calor son diferentes. Los tubos de calor son transferencia de calor unidimensional, mientras que las placas de remojo son transferencia de calor bidimensional, con un área de contacto más grande con el medio de disipación de calor, una disipación de calor más uniforme y una mejor adaptabilidad a las necesidades de aplicaciones en campos como los dispositivos electrónicos miniaturizados. en la era 5G. Estudios relacionados han demostrado que el rendimiento de un disipador de calor con una placa térmica uniforme es entre un 20% y un 30% mayor que el de un tubo de calor, lo que puede mejorar aún más la eficiencia de la conductividad térmica.

La cámara de vapor consta de una carcasa de tubo sellada, un núcleo poroso que absorbe líquido y un fluido de trabajo. El fluido de trabajo líquido absorbe calor y se evapora en el extremo de evaporación, y luego se transporta en forma gaseosa al extremo de condensación en la cavidad, donde libera calor y se condensa. El fluido de trabajo líquido condensado es impulsado por fuerza capilar y transportado de regreso al extremo de evaporación a través de un núcleo de succión poroso. En este ciclo, la placa calefactora puede funcionar de forma independiente sin necesidad de alimentación externa, completando así una transferencia de calor eficiente. La placa de inmersión se puede dividir en dos tipos según la dirección de transferencia de calor, y los dos tipos de cámara de vapor transfieren calor a lo largo de las direcciones de espesor y longitud. La primera puede eliminar más calor mediante condensación a gran escala; Este último puede transmitir a largas distancias y mantener un excelente rendimiento de uniformidad de temperatura. La cámara de vapor se divide principalmente en cámara de vapor estándar (mayor o igual a 2 mm), cámara de vapor ultrafina (<2mm), and extreme ultra-thin vapor chamber (≤ 0.6mm) according to different thicknesses.

La aplicación de las cámaras de vapor se puede dividir en dos categorías según los diferentes entornos de aplicación, a saber, aplicaciones en el entorno terrestre y aplicaciones en el entorno aeroespacial. El primero se encuentra en un entorno de gravedad, como estaciones base 5G, productos electrónicos como teléfonos móviles y computadoras, refrigeración electrónica de automóviles, etc., mientras que el segundo se encuentra en un entorno de gravedad cero, microgravedad o supergravedad, como en el sector aeroespacial. campo.

Los componentes electrónicos generan una gran cantidad de calor en un volumen pequeño y la disipación eficaz del calor se ha convertido en una de las principales dificultades en el futuro desarrollo tecnológico. En comparación con los tubos de calor tradicionales, la placa de calor uniforme, como un nuevo tipo de dispositivo de conducción de calor, puede contactar directamente con la fuente de calor y transferir calor de manera uniforme en todas las direcciones. Tiene un rendimiento de conducción de calor eficiente y uniforme y se usa ampliamente en campos como la electrónica, la industria aeroespacial y los vehículos de nuevas energías.