當折疊屏手機越折越薄、可穿戴設備貼膚更親、新能源汽車電子模塊 “擠” 進狹小空間 —— 熱管理，早已成為制約電子設備 “輕薄化 + 高性能” 的核心瓶頸。而能在毫米級厚度、動態彎折場景下高效導散熱的技術，更是行業亟待突破的 “卡脖子” 方向。
超薄均熱板：5G高傳輸設備的最佳散熱方案
隨著物聯網、車聯網、智慧制造、智慧城市與自動駕駛等5G新興應用的普及，相關零組件規格提升正面臨著嚴峻的熱管理問題。超薄均熱板被業界視為5G高傳輸設備的最佳散熱方案，其操作原理是利用內部兩相蒸發和冷凝現象，將熱量傳遞到整個均熱板平面上。超薄均熱板具有低熱阻和高溫度均勻性的特點，因此特別適用于高熱通量5G通訊用的散熱元件。然而，隨著設備功率密度的提高和手機超薄化帶來的內部空間不斷減小，對高性能超薄均熱板的需求越來越迫切，技術難度也隨之增加。2.1 研究突破：0.27mm超薄蒸汽腔體的創新實踐在超薄均熱板技術領域，張仕偉教授及其團隊取得了令人矚目的成就。他們提出了一種蒸汽-液體共面結構的超薄蒸汽腔體，有效減少了蒸汽流動的壓力損失。這種超薄蒸汽腔體的厚度僅為0.27毫米，但導熱性能高達10000W/mK。這一突破性成果得益于三大技術創新：
- 蒸汽-液體共面結構設計，有效減少蒸汽流動壓力損失；
團隊還通過理論模型對其傳熱能力和熱阻進行了建模，更好地理解了超薄蒸汽腔體的傳熱機制。這種極薄蒸汽腔體在實際緊湊應用的熱管理中表現出卓越優勢，為最小化熱控制設備指明了新方向。除了超薄特性，張仕偉教授團隊在柔性均熱板領域也有重要創新。他們開發了一種超薄柔性均熱板構造，包括依次布置的至少2個均熱板，每個均熱板內均設有密封腔體，相鄰均熱板之間設有柔性傳熱層。這一設計的精妙之處在于，相鄰均熱板通過柔性傳熱層連接，均熱板的熱量能夠通過柔性傳熱層互相傳遞，有效提升了整體均溫性能。柔性傳熱層具有的柔性特點，使超薄柔性均熱板構造能夠在柔性傳熱層處進行彎折，從而可以應用于需要彎折安裝的場景，滿足更復雜的散熱要求。（1）提出了一種集成超薄均熱板的電池熱管理系統，以增強散熱和溫度均勻性。這項工作的獨特貢獻在于UTVC的設計、制造和應用，該UTVC具有復合燈芯結構，結合了銅網和燒結銅粉，具有卓越的毛細管性能。研究了UTVCs的熱性能、復合材料燈芯的毛細管上升行為以及BTMS在不同條件下的冷卻效率。實驗結果表明，BTMS與UTVC集成可顯著降低電池最高表面溫度高達21.9%，并在放電率為3C時將最大溫差降低19.4%，從而提高溫度均勻性。DOI：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2025.120417（2）提出了一種新型鉸鏈結構，并將其應用于鉸鏈式超薄柔性熱管（HUTFHP），以實現高效的柔性固體傳熱。鉸鏈結構由空心部分和兩張石墨烯紙組成，以增強機械強度和固體傳熱。因此，可以完全避免傳統FHP在彎曲過程中遇到的常見性能下降問題。DOI：https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2025.109598（3）提出了一種低成本、實用的防露變電導熱管（VCHP），以解決平衡防露和高熱通量散發的雙重挑戰。對VCHP的設計參數進行了優化，表明非凝性氣體的充注壓力是影響熱阻的關鍵因素，而填充比和儲層長度的影響相對較小。研究發現，VCHP在不同的冷卻和重力條件下表現出顯著的可變熱阻，在低功率時熱阻達到1.95 °C/W，在高功率時降至0.09 °C/W。DOI：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2025.120288（4）介紹了一種用于高熱通量多芯片冷卻的抗膨脹3D均熱板。基于熱阻網絡分析優化殼芯結構，以最大限度地減少熱源和工作流體之間的熱阻。通過綜合實驗評估均熱板的傳熱性能，評估加工參數和使用條件的影響。DOI：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.127256（5）介紹了一種具有集成功能支撐結構的創新型L型超薄均熱板。這些戰略性放置的支撐結構有效降低了蓋板塌陷引起的蒸汽阻力。綜合熱性能測試表明，所提方法取得了優異的效果，最大導熱系數為8233.82 W/m·K，最大功率極限為40 W。DOI：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.126013（6）提出了一種激光燒結復合燈芯來解決傳熱性能受到燈芯結構毛細管約束的限制。以乙醇和丙酮為工作液，對微槽燈芯（MW）和槽-螺旋編織網復合燈芯（GSCW）進行了實驗評價。 DOI：https://doi.org/10.3390/mi16040370
總結
超薄柔性聚合物均熱板作為電子設備散熱瓶頸的關鍵解決方案，正引領熱管理技術進入一個新的發展階段。華南理工大學張仕偉教授的研究成果不僅突破了超薄均熱板的技術極限，更為未來電子設備的設計與創新提供了更多可能性。
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