电路板应用泡沫铜复合相变材料热控数值模拟研究

田静，苏欣，阎德劲

（中国电子科技集团公司第十研究所，成都 610036）

引言

近年来，便携式电子设备，例如智能手机，笔记本电脑，数码相机等，已经是人们生活中不可或缺的组成部分。由于现代电子设备集成度越来越高，功率也在不断提高，因此，对于电子产品的强化传热热控技术需要进一步提升。相变材料冷却技术是一种被动控温技术，具有巨大的应用潜力，目前已经广泛被认为将是现有热控技术的替代方案。但是，应用较为广泛的PCM材料一般导热系数较低，而通过泡沫金属与PCM材料复合，将会极大提高相变材料的导热系数。

上海交通大学的肖鑫和张鹏[1]采用真空浸渍的方法分别将泡沫铜、泡沫镍与石蜡进行复合，并利用稳态导热法对其导热系数进行了测量。结果表明，当泡沫金属的孔隙率为95 %时，泡沫镍/石蜡复合相变材料的导热系数为1.2 W·m-1·K-1，是纯石蜡的3倍；泡沫铜/石蜡复合相变材料的导热系数为4.9 W·m-1·K-1，是纯石蜡的15倍。程文龙等[2]理论分析了嵌入泡沫金属后的有效导热系数。结果表明，当泡沫铝的孔隙率为98 %时，计算得有效导热系数为2.6 W·m-1·K-1；当孔隙率变为95 %时，泡沫铝/石蜡复合相变材料的等效导热系数达到4.7 W·m-1·K-1左右，远远高于纯石蜡的导热系数0.24 W·m-1·K-1。Zhou D等[3]分别在RT27和六水氯化钙中添加了泡沫铜后的瞬态传热实验。实验结果表明，在添加了泡沫铜后，在熔化过程中，相变材料的熔化速率提高了一倍。Du Y等[4]研究了泡沫金属基复合相变材料在潜热型储热系统（LHTES）中的应用。……