03 柔性热管发展趋势
超薄热管、三段式柔性热管和聚合物基体柔性热管具有不同的应用领域和各自的优缺点。超薄热管的制作工艺基本成熟，传热效果好，但是柔性较差，适用于只需要一次性弯折的散热场合，反复弯折将严重降低其寿命与可靠性；三段式柔性热管适用于需要长距离传输的散热场合，具有良好的柔性的传热性能，但是热管的直径、弯曲半径较大，难以满足可穿戴式柔性电子设备的小型化需求；虽然聚合物膜基体的柔性平板热管存在传热效率低、寿命短和成本高等不足，但是凭借其良好的柔性、极轻的重量、超薄的厚度、良好的绝缘性能和适应性等优势，已经成为解决柔性电子设备散热难题的可靠选择，是柔性热管的主要发展趋势。
超薄热管的发展趋势是更轻薄、散热效率更高和低成本。虽然柔性屏技术吸引了广泛的注意力，但是刚性屏电子器件仍然是目前的主流。5G 通信技术以及电子器件高集成化发展必将带来更严峻的散热挑战，研究表明，5G 手机的射频放大器将由 23 dB提升至 26 dB，而且经常要顶格发射信号，造成功耗提升 2～3 倍。发展高效率的超薄相变传热元件是解决刚性屏电子器件散热难题的关键技术。同时，发展铝基超薄热管以减轻散热系统的重量，对实现微电子器件的轻量化具有重要意义。
三段式柔性热管主要应用与航空航天领域，轻量化发展具有重要意义。同时，研发扁平状的三段式柔性热管以增加热管与热源的接触面积、降低接触热阻对三段式柔性热管的高效应用具有重要意义。研究表明，优化相变传热元件与热源的接触条件可以有效降低接触热阻，提高传热效率。此外，实现三段式柔性热管的小型化、轻量化以适应柔性屏微电子器件的散热需求也是三段式柔性热管值得探索的新发展方向。
目前聚合物基体的柔性平板热管大多采用金属丝网吸液芯，聚合物薄膜需要复合 10 µm 左右的金属箔才能保证良好的气密性，这在一定程度上降低了热管的柔性与弯曲疲劳寿命。聚合物的封装工艺相对复杂、封装可靠性低、气密性差造成柔性平板热管的寿命较短，限制其在柔性电子器件散热系统中的应用。因此开发聚合物吸液芯、高致密度的聚合物薄膜、高可靠性的聚合物薄膜封装工艺，形成标准化封装工艺及检测标准对聚合物基体柔性平板热管的发展及产业化具有重要推动作用。此外，根据电子器件的散热需求设计合理的柔性相变散热系统，利用聚合物薄膜技术将柔性相变散热系统直接集成到柔性电子器件中，实现低热阻一体化组装也是柔性平板热管的发展趋势。
根据柔性热管的应用场合，其总体发展趋势可以总结为高性能、轻薄化和高可靠性。以聚合物膜为基体的柔性平板热管不仅具有良好的柔性，而且具备重量轻、绝缘性好和厚度薄的优势，是柔性热管发展的主流。
04 结论
相变散热技术是解决当前高性能电子设备散热难题的有效手段，铜基相变传热器件已经基本实现了超薄化，并逐渐向厚度小于 0.4 mm 方向发展；同时，铝基相变传热器件正在逐渐取代常规尺寸铜基相变传热器件，以实现轻量化。近年来，随着曲面屏智能手表、折叠屏手机和柔性屏笔记本电脑等柔性可穿戴式电子器件的相继面世，新兴的柔性电子设备与传统铜、铝基刚性相变传热器件之间的矛盾日益突出，柔性化成为当今电相变散热器件的新兴发展方向。与传统相变传热器件相比，柔性热管——特别是适用于柔性可穿戴式电子设备的聚合物基体的柔性、超薄平板热管的研究时间较短、研究成果较少，缺乏高可靠性的封装工艺与系统性的理论研究，导致柔性相变传热元件存在寿命较短、等效热导率偏低以及成本较高等问题，目前还未能真正实现产业化。因此，建立完善的聚合物膜润湿模型、吸液芯变形-毛细力变化理论模型，优化现有制造工艺，建立完整的柔性热管封装、性能测试、可靠性验证工艺流程与标准，对推动柔性热管在柔性可穿戴电子设备散热领域的应用及产业化具有重要意义。结合目前柔性热管的研究现状及产业需求，可针对以下几个方面进行重点研究。
(1) 加强对聚合物基体柔性平板热管封装工艺和检测技术的研究。聚合物基体柔性平板热管具有良好的柔性，可以满足柔性屏、折叠屏电子器件散热领域反复弯折的使用需求。同时，聚合物较低的密度有助于实现相变传热元件的轻量化，是柔性相变传热元件发展的必然趋势。但是，聚合物基体柔性平板热管的封装工艺和检测标准还不成熟，其可靠性差、寿命短，传热性能并不理想，还需要进一步研究。
(2) 发展新型柔性聚合物吸液芯，研究其润湿机理并进行适当的处理以增强润湿性。以聚合物吸液芯替代金属丝网吸液芯不仅可以增加柔性，还可以降低相变传热元件的重量，进一步推动轻量化发展。聚合物的亲水性普遍较差，通过研究聚合物吸液芯与各种工质的润湿机理及相容性，然后采用适当的表面处理工艺增强聚合物吸液芯的润湿性，提升毛细性能。
(3) 加强高性能聚合物膜的研发，开发高可靠性的聚合物基体柔性平板热管封装工艺及检测标准。高可靠性的封装工艺是保证聚合物基体柔性热管可靠性与寿命的关键因素；而合理、统一的检测标准是评价封装工艺优劣的关键。因此，开发高致密性的聚合物薄膜、建立高可靠性的封装工艺和检测标准对推动聚合物基体柔性热管的产业化具有重要意义。
(4) 发展新的聚合物膜基体柔性热管吸液芯与壳体的连接方式，并建立接触热阻理论模型。目前，聚合物壳体与丝网吸液芯只能通过电沉积工艺或者热压工艺进行连接，尚无成熟的接触热阻分析模型。在反复弯折使用情况下，丝网吸液芯与壳体容易发生分离增加接触热阻，严重降低了聚合物基体柔性热管的传热性能。
(5) 发展轻量化、小型化、扁平状的三段式柔性热管。三段式柔性热管主要应用于航空航天领域，铝基、聚合物基体的轻量化柔性热管具有良好的应用前景；目前三段式柔性热管的外形尺寸普遍较大，发展小型化的三段式柔性热管可以适应高集成柔性微电子系统的散热需求；扁平状的热管形式可以增加热管于散热元件表面的接触面积，提升热管的散热效果；因此，开发小型轻量化的扁平三段式柔性热管，对于航空航天领域的柔性微电子元器件的散热具有重要意义。
(6) 加强“气液共面”型超薄热管理论的研究，“气液共面”型超薄热管是突破现有超薄热管0.4 mm厚度极限达到 0.2 mm 的有效方案，研究其内部蒸汽腔与液腔的体积分配比例对传热性能的影响，建立有效的理论模型以指导“气液共面”型超薄热管的生产与应用。
(7) 加强轻型铝基超薄热管的开发与应用。铝基超薄热管是实现相变传热元件轻量化的重要方向，在航空航天领域具有非常可观的应用前景，但目前还未出现厚度<1 mm 的铝基超薄热管，铝基超薄热管的开发与应用还有待进一步加强。
参考文献 略 原文信息 https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2187.TH.20211222.1055.042.html
