Razvoj in uporaba parne komore
S pojavom in hitrim razvojem mobilne komunikacijske tehnologije pete generacije (tehnologija 5G) se elektronski izdelki, zlasti pametni telefoni, tablični računalniki in drugi izdelki, vedno bolj usmerjajo k visoki zmogljivosti, visoki integraciji in miniaturizaciji, kar ima za posledico ultra visok toplotni tok. gostota v izredno ozkih prostorih. Kot učinkovit element za prenos toplote ima parna komora značilnosti nizkega toplotnega upora in enakomerne temperature ter se pogosto uporablja v modulu za odvajanje toplote opreme z visokim toplotnim tokom.
Napredek elektronske industrije je pripeljal do razvoja elektronskih izdelkov v smeri majhne velikosti in visoke integracije, kar ima za posledico večjo porabo energije elektronskih komponent. Na primer, ocenjena disipacija ojačevalnikov pasovne vrzeli v vojski in vesolju presega 1000 W/cm2. Običajni hladilni odvodi ne morejo več zadovoljiti potreb po odvajanju toplote z visoko gostoto toplotnega toka. Dve vrsti toplotnih odvodov, ki jih poganjajo kapilare, kot so toplotne cevi, ravne toplotne cevi in parna komora, sta se med obema hladilnima napravama izkazali za najučinkovitejše pasivne hladilne naprave. Imajo prednosti, kot so močna toplotna prevodnost, dober učinek izravnave temperature in močna strukturna prilagodljivost. Parne komore so postale raziskovalna vroča točka za številne znanstvenike doma in v tujini zaradi njihovega boljšega odvajanja toplote.
Trenutno metode odvajanja toplote, ki se uporabljajo za elektronske naprave, vključujejo predvsem odvajanje toplote grafita, odvajanje toplote grafena, toplotno prevodno odvajanje toplote gela, hlajenje toplotne cevi, hlajenje parne komore itd., kot je prikazano v tabeli 1. Med njimi je odvajanje toplote grafita , grafensko odvajanje toplote in toplotno prevodno odvajanje toplote iz gela spadata med materiale za odvajanje toplote z omejenim učinkom odvajanja toplote, ki se večinoma uporabljajo v majhnih elektronskih izdelkih; Toplotne cevi in toplotne plošče so komponente za odvajanje toplote z visoko učinkovitostjo odvajanja toplote in se uporabljajo predvsem v veliki in srednje veliki elektronski opremi. Čeprav toplotne cevi in parna komora uporabljajo fazno spremembo za doseganje odvajanja toplote, vključno s štirimi glavnimi koraki prevajanja, izhlapevanja, konvekcije in kondenzacije, so njune metode prevoda toplote različne. Toplotne cevi so enodimenzionalni prenos toplote, medtem ko so namakalne plošče dvodimenzionalni prenos toplote, z večjo kontaktno površino z medijem za odvajanje toplote, enakomernejšim odvajanjem toplote in boljšo prilagodljivostjo potrebam aplikacij na področjih, kot so miniaturne elektronske naprave v dobi 5G. Povezane študije so pokazale, da je zmogljivost hladilnega telesa z enotno grelno ploščo 20 % do 30 % višja kot pri toplotni cevi, kar lahko dodatno izboljša učinkovitost toplotne prevodnosti.
Parna komora je sestavljena iz zaprte cevne lupine, poroznega jedra, ki absorbira tekočino, in delovne tekočine. Tekoča delovna tekočina absorbira toploto in na koncu izhlapevanja izhlapi, nato pa se v plinasti obliki transportira do kondenzacijskega konca v votlini, kjer odda toploto in kondenzira. Kondenzirana tekoča delovna tekočina se poganja s kapilarno silo in se skozi porozno sesalno jedro prenaša nazaj na izhlapevalni konec. V tem ciklu lahko grelna plošča deluje neodvisno brez zunanjega napajalnega pogona in tako zaključi učinkovit prenos toplote. Namakalno ploščo lahko razdelimo na dve vrsti glede na smer prenosa toplote in dve vrsti parne komore prenašata toploto vzdolž smeri debeline in dolžine. Prva lahko odvzame več toplote z obsežno kondenzacijo; Slednji lahko prenašajo na velike razdalje in ohranjajo odlično temperaturno enotnost. Parna komora je v glavnem razdeljena na standardno parno komoro (večja ali enaka 2 mm), ultra tanko parno komoro (<2mm), and extreme ultra-thin vapor chamber (≤ 0.6mm) according to different thicknesses.
Uporabo parnih komor lahko razdelimo v dve kategoriji glede na različna okolja uporabe, in sicer aplikacije v zemeljskem okolju in aplikacije v vesoljskem okolju. Prvi je v gravitacijskem okolju, kot so bazne postaje 5G, elektronski izdelki, kot so mobilni telefoni in računalniki, avtomobilsko elektronsko hlajenje itd., medtem ko je drugi v breztežnostnem, mikrogravitacijskem ali supergravitacijskem okolju, kot je v vesolju. polje.
Elektronske komponente proizvajajo veliko količino toplote v majhni prostornini in učinkovito odvajanje toplote je postalo ena glavnih težav nadaljnjega tehnološkega razvoja. V primerjavi s tradicionalnimi toplotnimi cevmi lahko enotna grelna plošča kot nova vrsta naprave za toplotno prevodnost neposredno pride v stik z virom toplote in enakomerno prenaša toploto v vse smeri. Ima učinkovito in enakomerno toplotno prevodnost in se pogosto uporablja na področjih, kot so elektronika, vesoljska industrija in vozila z novo energijo.
