本發(fā)明涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及鎵合金散熱材料及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的用于電子產(chǎn)品的散熱材料一般采用金屬制成的金屬散熱片，然而針對(duì)一些運(yùn)行時(shí)高熱的電子產(chǎn)品，采用原有散熱片的散熱效果并不佳；

或者，需要增加風(fēng)扇、水冷系統(tǒng)等輔助設(shè)施進(jìn)行散熱，需維修更換，大大增加了散熱成本；

鎵合金由于其低熔點(diǎn)，可稱為是一種“液態(tài)金屬”，具有較好的散熱能力，但其雖然具有流動(dòng)性，但是缺少束縛，流動(dòng)性過(guò)強(qiáng)，容易對(duì)電子產(chǎn)品的電路造成潛在短路威脅。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種設(shè)有纖維骨架的鎵合金散熱材料及其生產(chǎn)工藝，以解決上述至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

設(shè)有纖維骨架的鎵合金散熱材料，其特征在于，包括一碳纖維網(wǎng)；

所述碳纖維網(wǎng)厚度在0.1mm～5mm；

所述碳纖維網(wǎng)的網(wǎng)孔的兩側(cè)開(kāi)口口徑相差小于0.2mm，且兩側(cè)開(kāi)口口徑均在0.1mm～5mm；

所述網(wǎng)孔為前后相通的通孔；所述通孔內(nèi)部孔徑大于前側(cè)的開(kāi)口口徑的1.5倍以上；

所述碳纖維網(wǎng)的網(wǎng)孔內(nèi)嵌入鎵合金。

因?yàn)椋壓辖鹛幱谝簯B(tài)時(shí)，表面張力極強(qiáng)，本專利又設(shè)置了較小的網(wǎng)孔開(kāi)口口徑，和相對(duì)較大的通孔內(nèi)部孔徑，所以鎵合金在碳纖維網(wǎng)內(nèi)得到了極好的固定。既可以與外部直接接觸，又不會(huì)留出。通過(guò)液態(tài)金屬因溫差造成的內(nèi)部對(duì)流，實(shí)現(xiàn)散熱。相對(duì)于固體金屬，具有顯著提高的散熱性。適用于用作散熱材料。

所述碳纖維網(wǎng)為短切碳纖維制成的碳纖維網(wǎng)。碳纖維網(wǎng)因?yàn)槎糖欣w維的存在，網(wǎng)孔內(nèi)存在碳纖維毛刺。對(duì)鎵合金起到更好的固定作用。

所述鎵合金包括以下質(zhì)量比的原料：鎵30％～60％、銦8％～28％、鉍12％～32％、硼10％～30％、銫5％～25％、鉬5％～25％。此設(shè)計(jì)中鎵合金的熔點(diǎn)被降低至35℃～55℃，當(dāng)采用此鎵合金制成的散熱材料貼附到散熱部件上時(shí)，可有效利用鎵合金的熔點(diǎn)低的特點(diǎn)進(jìn)行散熱。

優(yōu)選，所述鎵合金包括以下質(zhì)量比的成分：鎵45％、銦10％、鉍15％、硼18％、銫6％、鉬6％。此設(shè)計(jì)中鎵合金的熔點(diǎn)被降低至35℃～45℃，貼附到散熱部件上時(shí)，可有效對(duì)散熱部件進(jìn)行降溫。

所述碳纖維網(wǎng)的前、后兩側(cè)面中的至少一面貼附一用于防止鎵合金呈液態(tài)時(shí)流出碳纖維網(wǎng)的保護(hù)隔板。防止鎵合金呈液態(tài)時(shí)流出。使用時(shí)可通過(guò)保護(hù)隔板接觸散熱部件，進(jìn)行傳熱。使用時(shí)可根據(jù)被散熱物的材質(zhì)、粗糙度，選擇碳纖維網(wǎng)設(shè)有保護(hù)隔板的一側(cè)貼附至被散熱物表面或碳纖維網(wǎng)不設(shè)有保護(hù)隔板的一側(cè)貼附至被散熱物表面。

所述保護(hù)隔板的厚度不超過(guò)0.3mm。防止影響到鎵合金的散熱效果。

所述保護(hù)隔板可拆卸連接所述碳纖維網(wǎng)?？刹鹦侗Ｗo(hù)隔板，便于鎵合金直接接觸散熱部件，提高散熱效果。

所述保護(hù)隔板采用不銹鋼制成的金屬板?；颍霰Ｗo(hù)隔板采用石墨制成的石墨板。不易腐蝕，傳熱效果好。

一種設(shè)有纖維骨架的鎵合金散熱材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下三個(gè)步驟：

步驟一，熔煉鎵合金；

步驟二，制作碳纖維網(wǎng)；

步驟三，通過(guò)模具添加鎵合金至碳纖維網(wǎng)上。

所述步驟一中，將鍋爐升溫至300°，在容器中依次放入銦、鉍、硼和銫，將容器放入鍋爐中加熱，熔化后將表層氧化物除去并攪拌；將鍋爐的溫度調(diào)整為250°，然后在容器中加入鉬，靜置10min-30min，熔化后將表層氧化物除去并攪拌；將鍋爐的溫度調(diào)整為150°，然后在坩堝中加入鎵，熔化后將表層氧化物除去并攪拌。

所述步驟二中，首先將碳纖維和熱熔性塑料混合；

然后進(jìn)行擠塑，擠出左右兩側(cè)均具有條狀凹槽的碳纖維條；

再然后進(jìn)行碳纖維條排布，至少100條碳纖維條橫向水平排布，形成一組橫向陣列；至少100條碳纖維條縱向水平排布，形成一組縱向陣列；

然后進(jìn)行熱壓，將橫向陣列和縱向陣列壓合，形成碳纖維網(wǎng)。

因?yàn)楦鱾€(gè)碳纖維條左右兩側(cè)均具有條狀凹槽，壓合后，形成所述通孔內(nèi)部孔徑大于前后兩側(cè)的開(kāi)口的通孔，即網(wǎng)孔。

所述步驟三中，所述模具包括一用于添加鎵合金至碳纖維網(wǎng)上的添加槽，將碳纖維網(wǎng)滑入添加槽內(nèi)，倒入呈液態(tài)的所述鎵合金，使鎵合金附著到所述碳纖維網(wǎng)上；

所述模具還設(shè)有一低溫槽，所述低溫槽通過(guò)一通道聯(lián)通所述添加槽，所述通道包括一設(shè)置在所述添加槽的側(cè)壁第一開(kāi)口、一設(shè)置在所述低溫槽的側(cè)壁第二開(kāi)口，所述第一開(kāi)口的開(kāi)口厚度大于所述第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口的開(kāi)口厚度在0.1mm～5.01mm之間；

所述碳纖維網(wǎng)通過(guò)所述通道從所述添加槽滑入所述低溫槽內(nèi)。

當(dāng)碳纖維網(wǎng)在添加槽內(nèi)附著鎵合金后，通過(guò)通道進(jìn)入低溫槽，通過(guò)低溫槽對(duì)鎵合金進(jìn)行降溫冷卻，便于收??；同時(shí)通過(guò)通道將碳纖維網(wǎng)上多余的鎵合金除去。所述低溫槽可通過(guò)制冷系統(tǒng)降溫。

所述第二開(kāi)口的高度大于所述第一開(kāi)口的高度?？蓪⒍嘤嗟逆壓辖鸹亓鞯教砑硬蹆?nèi)。所述第二開(kāi)口的高度、所述第一開(kāi)口的高度均為相對(duì)添加槽的底面的位置高度。

所述第二開(kāi)口處還安有一用于減緩?fù)ǖ纼?nèi)熱空氣與低溫槽內(nèi)冷空氣熱交換的翻板，所述翻板的上部通過(guò)一轉(zhuǎn)軸安裝在所述低溫槽的側(cè)壁上。減少空氣熱交換，防止鎵合金冷卻成固態(tài)后堵塞通道。

所述翻板采用橡膠制成的翻板。橡膠的傳熱能力較差，具有較好的隔溫效果。

所述添加槽、所述通道下方設(shè)有一腔室，所述腔室內(nèi)設(shè)有一加熱裝置。保持鎵合金的液態(tài)。

所述加熱裝置可采用電加熱設(shè)備。易于控制。

所述加熱裝置可采用燃?xì)饧訜嵩O(shè)備。易于控制。

所述添加槽與所述低溫槽之間設(shè)有一分隔板，所述分隔板上設(shè)有一通孔，以所述通孔作為所述通道；

所述分隔板內(nèi)設(shè)有一中空腔，所述中空腔設(shè)置在所述通孔上方；

所述中空腔內(nèi)設(shè)有一半導(dǎo)體制冷片，通過(guò)所述半導(dǎo)體制冷片將所述中空腔分為一靠近添加槽的左腔室、一靠近低溫槽的右腔室；

所述半導(dǎo)體制冷片包括一制冷面、一制熱面，所述制冷面朝向所述右腔室，所述制熱面朝向所述左腔室；

所述右腔室通過(guò)氣流通道與所述低溫槽聯(lián)通，所述左腔室通過(guò)氣流通道與所述添加槽聯(lián)通?？梢杂行ПＵ咸砑硬?、低溫槽的溫度，由于鎵合金熔點(diǎn)低，采用半導(dǎo)體制冷片已能夠保證設(shè)備所需。

所述加熱裝置包括一余熱回收的管道，所述管道聯(lián)通所述腔室與所述鍋爐的燃燒室。利用鍋爐燃燒室的熱空氣對(duì)所述添加槽、所述通道進(jìn)行加熱保溫，節(jié)省成本。

所述添加槽的底部呈一向下凹的弧面狀，靠近所述添加槽的最低處的側(cè)壁上設(shè)有所述通道；

所述低溫槽的底部呈一向下凹的弧面狀，靠近所述低溫槽的最高處的側(cè)壁上設(shè)有所述通道。便于生產(chǎn)。

所述添加槽內(nèi)設(shè)有一用于調(diào)整碳纖維網(wǎng)位置的擋板，所述擋板的前部設(shè)有一向下傾斜的斜面，所述擋板設(shè)置在所述通道上方的側(cè)壁上，所述擋板與所述通道距離不超過(guò)0.1mm。便于調(diào)整碳纖維網(wǎng)進(jìn)入通道。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的模具的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明圖1結(jié)構(gòu)的透視圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參見(jiàn)圖1、圖2、圖3，設(shè)有纖維骨架的鎵合金散熱材料，包括一碳纖維網(wǎng)1；碳纖維網(wǎng)厚度在0.1mm～5mm；碳纖維網(wǎng)1的網(wǎng)孔的兩側(cè)開(kāi)口口徑相差小于0.2mm，且兩側(cè)開(kāi)口口徑均在0.1mm～5mm；網(wǎng)孔為前后相通的通孔；通孔內(nèi)部孔徑9大于前側(cè)的開(kāi)口口徑8的1.5倍以上；碳纖維網(wǎng)的網(wǎng)孔內(nèi)嵌入鎵合金。因?yàn)?，鎵合金處于液態(tài)時(shí)，表面張力極強(qiáng)，本專利又設(shè)置了較小的網(wǎng)孔開(kāi)口口徑，和相對(duì)較大的通孔內(nèi)部孔徑，所以鎵合金在碳纖維網(wǎng)內(nèi)得到了極好的固定。既可以與外部直接接觸，又不會(huì)留出。通過(guò)液態(tài)金屬因溫差造成的內(nèi)部對(duì)流，實(shí)現(xiàn)散熱。相對(duì)于固體金屬，具有顯著提高的散熱性。適用于用作散熱材料。

碳纖維網(wǎng)為短切碳纖維制成的碳纖維網(wǎng)。碳纖維網(wǎng)因?yàn)槎糖欣w維的存在，網(wǎng)孔內(nèi)存在碳纖維毛刺。對(duì)鎵合金起到更好的固定作用。

鎵合金包括以下質(zhì)量比的原料：鎵30％～60％、銦8％～28％、鉍12％～32％、硼10％～30％、銫5％～25％、鉬5％～25％。此設(shè)計(jì)中鎵合金的熔點(diǎn)被降低至35℃～55℃，當(dāng)采用此鎵合金制成的散熱材料貼附到散熱部件上時(shí)，可有效利用鎵合金的熔點(diǎn)低的特點(diǎn)進(jìn)行散熱。

優(yōu)選，鎵合金包括以下質(zhì)量比的成分：鎵45％、銦10％、鉍15％、硼18％、銫6％、鉬6％。此設(shè)計(jì)中鎵合金的熔點(diǎn)被降低至35℃～45℃，貼附到散熱部件上時(shí)，可有效對(duì)散熱部件進(jìn)行降溫。

碳纖維網(wǎng)的前、后兩側(cè)面中的至少一面貼附一用于防止鎵合金呈液態(tài)時(shí)流出碳纖維網(wǎng)的保護(hù)隔板2。防止鎵合金呈液態(tài)時(shí)流出。使用時(shí)可通過(guò)保護(hù)隔板接觸散熱部件，進(jìn)行傳熱。使用時(shí)可根據(jù)被散熱物的材質(zhì)、粗糙度，選擇碳纖維網(wǎng)設(shè)有保護(hù)隔板的一側(cè)貼附至被散熱物表面或碳纖維網(wǎng)不設(shè)有保護(hù)隔板的一側(cè)貼附至被散熱物表面。

保護(hù)隔板2的厚度不超過(guò)0.3mm。防止影響到鎵合金的散熱效果。

保護(hù)隔板可拆卸連接碳纖維網(wǎng)?？刹鹦侗Ｗo(hù)隔板，便于鎵合金直接接觸散熱部件，提高散熱效果。

保護(hù)隔板采用不銹鋼制成的金屬板。或，保護(hù)隔板采用石墨制成的石墨板。不易腐蝕，傳熱效果好。

一種設(shè)有纖維骨架的鎵合金散熱材料的生產(chǎn)工藝，包括以下三個(gè)步驟：步驟一，熔煉鎵合金；步驟二，制作碳纖維網(wǎng)；步驟三，通過(guò)模具3添加鎵合金至碳纖維網(wǎng)上。

步驟一中，將鍋爐升溫至300°，在容器中依次放入銦、鉍、硼和銫，將容器放入鍋爐中加熱，熔化后將表層氧化物除去并攪拌；將鍋爐的溫度調(diào)整為250°，然后在容器中加入鉬，靜置10min-30min，熔化后將表層氧化物除去并攪拌；將鍋爐的溫度調(diào)整為150°，然后在坩堝中加入鎵，熔化后將表層氧化物除去并攪拌。

步驟二中，首先將碳纖維和熱熔性塑料混合；然后進(jìn)行擠塑，擠出左右兩側(cè)均具有條狀凹槽的碳纖維條；再然后進(jìn)行碳纖維條排布，至少100條碳纖維條橫向水平排布，形成一組橫向陣列；至少100條碳纖維條縱向水平排布，形成一組縱向陣列；然后進(jìn)行熱壓，將橫向陣列和縱向陣列壓合，形成碳纖維網(wǎng)。因?yàn)楦鱾€(gè)碳纖維條左右兩側(cè)均具有條狀凹槽，壓合后，形成通孔內(nèi)部孔徑大于前后兩側(cè)的開(kāi)口的通孔，即網(wǎng)孔。

步驟三中，模具3包括一用于添加鎵合金至碳纖維網(wǎng)上的添加槽4，將碳纖維網(wǎng)滑入添加槽4內(nèi)，倒入呈液態(tài)的鎵合金，使鎵合金附著到碳纖維網(wǎng)上；模具還設(shè)有一低溫槽5，低溫槽5通過(guò)一通道聯(lián)通添加槽，通道包括一設(shè)置在添加槽的側(cè)壁第一開(kāi)口、一設(shè)置在低溫槽的側(cè)壁第二開(kāi)口，第一開(kāi)口的開(kāi)口厚度大于第二開(kāi)口，第二開(kāi)口的開(kāi)口厚度在0.1mm～5.01mm之間；

碳纖維網(wǎng)通過(guò)通道從添加槽滑入低溫槽內(nèi)。

當(dāng)碳纖維網(wǎng)在添加槽內(nèi)附著鎵合金后，通過(guò)通道進(jìn)入低溫槽，通過(guò)低溫槽對(duì)鎵合金進(jìn)行降溫冷卻，便于收?。煌瑫r(shí)通過(guò)通道將碳纖維網(wǎng)上多余的鎵合金除去。低溫槽可通過(guò)制冷系統(tǒng)降溫。

第二開(kāi)口的高度大于第一開(kāi)口的高度?？蓪⒍嘤嗟逆壓辖鸹亓鞯教砑硬蹆?nèi)。第二開(kāi)口的高度、第一開(kāi)口的高度均為相對(duì)添加槽的底面的位置高度。

第二開(kāi)口處還安有一用于減緩?fù)ǖ纼?nèi)熱空氣與低溫槽內(nèi)冷空氣熱交換的翻板，翻板的上部通過(guò)一轉(zhuǎn)軸安裝在低溫槽的側(cè)壁上。減少空氣熱交換，防止鎵合金冷卻成固態(tài)后堵塞通道。

翻板采用橡膠制成的翻板。橡膠的傳熱能力較差，具有較好的隔溫效果。

添加槽、通道下方設(shè)有一腔室6，腔室6內(nèi)設(shè)有一加熱裝置。保持鎵合金的液態(tài)。

加熱裝置可采用電加熱設(shè)備。易于控制。

加熱裝置可采用燃?xì)饧訜嵩O(shè)備。易于控制。

添加槽與低溫槽之間設(shè)有一分隔板，分隔板上設(shè)有一通孔，以通孔作為通道；

分隔板內(nèi)設(shè)有一中空腔，中空腔設(shè)置在通孔上方；

中空腔內(nèi)設(shè)有一半導(dǎo)體制冷片7，通過(guò)半導(dǎo)體制冷片7將中空腔分為一靠近添加槽的左腔室、一靠近低溫槽的右腔室；半導(dǎo)體制冷片包括一制冷面、一制熱面，制冷面朝向右腔室，制熱面朝向左腔室；右腔室通過(guò)氣流通道與低溫槽聯(lián)通，左腔室通過(guò)氣流通道與添加槽聯(lián)通。可以有效保障添加槽、低溫槽的溫度，由于鎵合金熔點(diǎn)低，采用半導(dǎo)體制冷片已能夠保證設(shè)備所需。

加熱裝置包括一余熱回收的管道，管道聯(lián)通腔室與鍋爐的燃燒室。利用鍋爐燃燒室的熱空氣對(duì)添加槽、通道進(jìn)行加熱保溫，節(jié)省成本。

添加槽的底部呈一向下凹的弧面狀，靠近添加槽的最低處的側(cè)壁上設(shè)有通道；低溫槽的底部呈一向下凹的弧面狀，靠近低溫槽的最高處的側(cè)壁上設(shè)有通道。便于生產(chǎn)。

添加槽內(nèi)設(shè)有一用于調(diào)整碳纖維網(wǎng)位置的擋板，擋板的前部設(shè)有一向下傾斜的斜面，擋板設(shè)置在通道上方的側(cè)壁上，擋板與通道距離不超過(guò)0.1mm。便于調(diào)整碳纖維網(wǎng)進(jìn)入通道。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。