热管是依靠封闭管壳内工质的汽液相变来实现传热的元件，凭借高传热效率、高稳定性、长寿命和低成本等优势已经成为解决高性能微电子器件散热难题的主要方案之一。但随着电子器件逐渐向小型化、柔性化、集成化的趋势发展，传统的刚性热管不能够自由弯曲，或弯折后传热效率急剧降低，满足不了复杂结构、狭小空间的移动设备以及可折叠穿戴设备的高性能散热需要，因此，开发可弯曲变形的柔性热管技术，已经成为当今电子散热领域发展的新趋势。

柔性热管与刚性热管有什么差异？

在工作原理上，柔性热管的工作原理与普通刚性热管相似，都是利用蒸发端中的液体吸收外部热量，并蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下扩散到冷凝端，放出热量凝结成液体，液体再靠毛细力（或重力）的作用流回蒸发端。但为了实现弯曲变形，柔性热管中的绝热端（冷凝端与蒸发端之间的连接材料）通常设计为柔性结构这种设计使得热管能够灵活安装并自由调节冷凝端和蒸发端的相对位置，同时能够石英电子器件在频繁振动或相对运动条件下的散热需求，满足柔性和紧凑型电子器件散热领域的应用。

热管原理

柔性热管结构

不同材质的柔性热管改如何选择？

目前，为了实现高效导热，柔性热管的冷凝端和蒸发端通常采用铜、铝等高热导率金属材料，但受限于较高的强度，这些金属材料的弹性形变仅可以实现小幅度的弯曲变形，难以直接用作柔性连接部分，因此目前多将金属热管进行超薄化制成超薄热管或者选用具有良好柔性变形性的金属波纹管、柔性有机聚合物等材料充当柔性连接部分制成三段式柔性热管。

1、金属超薄热管

通常情况下，金属材料越薄，其柔韧性也就越好，因此将金属热管制成2mm以下的超薄热管就可以通过金属的弹性变形实现一定的变形量。金属超薄热管的优点在于其具有紧凑、扁平的结构，可以增强其与电子器件的接触，适应电子器件的微型化、高度集成化的发展趋势。但由于金属在多次变形时容易发生疲劳断裂，使得其寿命将急剧降低。在实际应用场合中，往往需要通过一次性塑性变形将热管加工成特定形状并安装在指定空间中，而在使用过程中尽量不发生形变，因此难以适应折叠屏、柔性屏电子器件大变形、反复弯折的使用场景。

2、三段式柔性热管

三段式柔性热管主要应用于航空航天领域，具有传输距离长、散热功率大的特点以及轻量化需求，通常是将两段金属管和一段聚合物柔性管或金属波纹管拼接在一起作为管壳，两段金属管分别位于热管的两端充当蒸发段和冷凝段，聚合物管或金属波纹管位于热管的中间充当绝热段，并实现热管柔性弯曲的功能。

其中金属波纹管是一种利用不锈钢、碳钢、铝、铜等制成的具有横向连续波纹曲线的薄壁圆柱壳体零件，能够自由收缩、弯曲变形。由于其特殊的结构特点，金属波纹管可以达到较高的结构强度，能够承受比较大的内部压力，从而保证热管稳定运行，同时，其生产工艺与较为成熟，与同是金属材质的冷凝端、蒸发端的连接也较容易实现，因此，用金属波纹管制成的三段式柔性热管便于大规模生产加工，在满足刚性热管安装困难、展开式热辐射板和冷热端相对振动场合的散热需求方面具有良好的实用价值和应用前景。但是，由于受到金属材料自身的延展性以及波纹管的形变的限制，金属柔性热管一般变形量仍然较小。

金属波纹三段式柔性热管

相比金属波纹管，以聚氨酯、氟橡胶等为原材料制成的聚合物管具有高弹性、柔性大的特性，能够达到90°以上的弯曲变形，并且可以实现热管蒸发端与某些外形复杂的电子元件表面有效贴合，尤其适用于曲面热源散热、粗糙表面散热等复杂情况。但在加工工艺上，聚合物柔性连接材料的关键技术在于与冷凝端、蒸发端的金属材料的连接封装，目前报道的复合型柔性热管多采用粘结和机械固定相结合的封装方法。此类封装方法强度较低，仅仅满足传热量较低的情况。为实现大功率、集成化电子芯片的散热，还需要进一步提高有机聚合物与金属材料的连接特性。同时其与金属波纹管一样，受到结构

聚合物柔性柔性连接材料

小结

柔性热管具有优异的灵活性、柔软性以及延展性，克服了常用刚性热管不易折叠变形或形变会导致传热性能大幅降低的缺点，符合当前电子设备柔性化、小型化、微型化的发展趋势，然而目前的柔性热管技术仍然存在许多问题，如金属超薄热管难以多次弯折，金属波纹管弯折幅度较小等。未来为了进一步提高其性能和应用范围，柔性热管的发展方向可能将聚焦在轻量化、小型化和扁平状的三段式柔性热管上。

参考文献：

1、陶鹏,常超,郭怀新等.柔性热管的研究进展与展望[J].中国材料进展.

2、汤勇,孙亚隆,唐恒等.柔性热管的研究现状与发展趋势[J].机械工程学报.

粉体圈Corange整理

本文为粉体圈原创作品，未经许可，不得转载，也不得歪曲、篡改或复制本文内容，否则本公司将依法追究法律责任。