熱管是依靠封閉管殼內工質的汽液相變來實現傳熱的元件，憑借高傳熱效率、高穩定性、長壽命和低成本等優勢已經成為解決高性能微電子器件散熱難題的主要方案之一。但隨著電子器件逐漸向小型化、柔性化、集成化的趨勢發展，傳統的剛性熱管不能夠自由彎曲，或彎折后傳熱效率急劇降低，滿足不了復雜結構、狹小空間的移動設備以及可折疊穿戴設備的高性能散熱需要，因此，開發可彎曲變形的柔性熱管技術，已經成為當今電子散熱領域發展的新趨勢。

柔性熱管與剛性熱管有什么差異？

在工作原理上，柔性熱管的工作原理與普通剛性熱管相似，都是利用蒸發端中的液體吸收外部熱量，并蒸發汽化，蒸汽在微小的壓差下擴散到冷凝端，放出熱量凝結成液體，液體再靠毛細力（或重力）的作用流回蒸發端。但為了實現彎曲變形，柔性熱管中的絕熱端（冷凝端與蒸發端之間的連接材料）通常設計為柔性結構這種設計使得熱管能夠靈活安裝并自由調節冷凝端和蒸發端的相對位置，同時能夠石英電子器件在頻繁振動或相對運動條件下的散熱需求，滿足柔性和緊湊型電子器件散熱領域的應用。

熱管原理

柔性熱管結構

不同材質的柔性熱管改如何選擇？

目前，為了實現高效導熱，柔性熱管的冷凝端和蒸發端通常采用銅、鋁等高熱導率金屬材料，但受限于較高的強度，這些金屬材料的彈性形變僅可以實現小幅度的彎曲變形，難以直接用作柔性連接部分，因此目前多將金屬熱管進行超薄化制成超薄熱管或者選用具有良好柔性變形性的金屬波紋管、柔性有機聚合物等材料充當柔性連接部分制成三段式柔性熱管。

1、金屬超薄熱管

通常情況下，金屬材料越薄，其柔韌性也就越好，因此將金屬熱管制成2mm以下的超薄熱管就可以通過金屬的彈性變形實現一定的變形量。金屬超薄熱管的優點在于其具有緊湊、扁平的結構，可以增強其與電子器件的接觸，適應電子器件的微型化、高度集成化的發展趨勢。但由于金屬在多次變形時容易發生疲勞斷裂，使得其壽命將急劇降低。在實際應用場合中，往往需要通過一次性塑性變形將熱管加工成特定形狀并安裝在指定空間中，而在使用過程中盡量不發生形變，因此難以適應折疊屏、柔性屏電子器件大變形、反復彎折的使用場景。

2、三段式柔性熱管

三段式柔性熱管主要應用于航空航天領域，具有傳輸距離長、散熱功率大的特點以及輕量化需求，通常是將兩段金屬管和一段聚合物柔性管或金屬波紋管拼接在一起作為管殼，兩段金屬管分別位于熱管的兩端充當蒸發段和冷凝段，聚合物管或金屬波紋管位于熱管的中間充當絕熱段，并實現熱管柔性彎曲的功能。

其中金屬波紋管是一種利用不銹鋼、碳鋼、鋁、銅等制成的具有橫向連續波紋曲線的薄壁圓柱殼體零件，能夠自由收縮、彎曲變形。由于其特殊的結構特點，金屬波紋管可以達到較高的結構強度，能夠承受比較大的內部壓力，從而保證熱管穩定運行，同時，其生產工藝與較為成熟，與同是金屬材質的冷凝端、蒸發端的連接也較容易實現，因此，用金屬波紋管制成的三段式柔性熱管便于大規模生產加工，在滿足剛性熱管安裝困難、展開式熱輻射板和冷熱端相對振動場合的散熱需求方面具有良好的實用價值和應用前景。但是，由于受到金屬材料自身的延展性以及波紋管的形變的限制，金屬柔性熱管一般變形量仍然較小。

金屬波紋三段式柔性熱管

相比金屬波紋管，以聚氨酯、氟橡膠等為原材料制成的聚合物管具有高彈性、柔性大的特性，能夠達到90°以上的彎曲變形，并且可以實現熱管蒸發端與某些外形復雜的電子元件表面有效貼合，尤其適用于曲面熱源散熱、粗糙表面散熱等復雜情況。但在加工工藝上，聚合物柔性連接材料的關鍵技術在于與冷凝端、蒸發端的金屬材料的連接封裝，目前報道的復合型柔性熱管多采用粘結和機械固定相結合的封裝方法。此類封裝方法強度較低，僅僅滿足傳熱量較低的情況。為實現大功率、集成化電子芯片的散熱，還需要進一步提高有機聚合物與金屬材料的連接特性。同時其與金屬波紋管一樣，受到結構

聚合物柔性柔性連接材料

小結

柔性熱管具有優異的靈活性、柔軟性以及延展性，克服了常用剛性熱管不易折疊變形或形變會導致傳熱性能大幅降低的缺點，符合當前電子設備柔性化、小型化、微型化的發展趨勢，然而目前的柔性熱管技術仍然存在許多問題，如金屬超薄熱管難以多次彎折，金屬波紋管彎折幅度較小等。未來為了進一步提高其性能和應用范圍，柔性熱管的發展方向可能將聚焦在輕量化、小型化和扁平狀的三段式柔性熱管上。

參考文獻：

1、陶鵬,常超,郭懷新等.柔性熱管的研究進展與展望[J].中國材料進展.

2、湯勇,孫亞隆,唐恒等.柔性熱管的研究現狀與發展趨勢[J].機械工程學報.

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