均热板（Vapor Chamber，VC）是广泛应用于智能手机、PC、服务器等电子设备的导热元件，其利用真空腔中工质的相变，依靠相变潜热快速的转移发热元件热量，是目前行业的关注焦点。
工质的相变循环作动能力对均热板的解热性能产生重大影响，吸液芯是工质沸腾和回流的环境，因此开发高效吸液芯是促进均热板发展的关键课题。
均热板依靠工质的两相变化循环来转移热量
近期，上海交通大学的研究团队开发了一种高效可控的制造方法，能够获得具有良好润湿性和毛细性能的可调孔径纳米多孔铜（NPC），可将其做为高性能均热板的吸液芯，具有广泛应用前景。
该 NPC 的制造方法，主要包括电沉积和脱合金这两道制程。首先，研发人员制备了一种均匀的单相铜锌（Cu-Zn）合金作为电沉积脱合金的前驱体，另外为了提高脱合金的效率和形成连续的微纳多孔结构，团队开发了一种创新的脱合金溶液。
微/纳米多孔铜（NPC）的制造过程，包括电沉积和脱合金
这种以Fe3+为电解质，1:2 配比的 FeCl3 和 Na3C6H5O7·2H2O 溶液体系能够在 40 分钟的脱合金时间内，选择性的将Cu-Zn前驱体中的锌元素几乎全部去除，极大地提高了工艺效率，相比盐酸溶液体系，脱合金效率提高了 10 倍。
他们观察到，在将脱合金时间延长至 60 分钟后，新脱合金溶液中的 Cu-Zn 前驱体合金变成了由小孔和大通道组成的规则双连续多孔结构，不会出现盐酸溶液体系中纳米多孔结构崩溃的情况。XPS 光谱显示， 该 NPC 合金中的锌原子占比仅为6%，铜和锌元素主要以金属 Cu、金属 Zn 的形式存在。研究团队认为， 1:2 配比的 Fe3+溶液是获取可调双连续 NPC 的理想脱合金溶液。
左边：0.1 M FeCl3 溶液体系中脱合金时间为 40 分钟的 Cu-Zn 合金 SEM图像；右边：0.1 M FeCl3 溶液体系中脱合金时间为 60 分钟的 Cu-Zn 合金 SEM图像
为证实纳米多孔铜在均热板吸液芯中的应用潜力，研究团队对其毛细管性能进行了测试。结果表明，脱合金时间为 0.5 小时的样品（i），由于其纳米孔不连续，最大润湿高度仅为 13 mm，而随着脱合金时间的延长，形成了具有连续开孔的纳米结构，毛细润湿高度和上升速度均增大。脱合金时间从 1 小时逐步延长至 2.5 小时的样品（ii-v），形成了较大连续孔隙的纳米多孔结构，润湿高度从 42mm 提高到 65 mm ，与样品 i 相比，润湿高度增加了 5 倍。
将 Cu-Zn 合金在 0.1 M FeCl 3 电解液中脱合金 0.5 小时（样品 i）、1 小时（样品 ii）、1.5 小时（样品 iii）、2小时（样品 iv）和 2.5 小时（样品 v） 随测试时间毛细上升过程的 IR 图像
另外，静态接触角测试数据也表明，相比不连续的纳米多孔结构，双连续 NPC 的接触角降低了 36% ，显示出良好的表面润湿性。
综上可知，这种高效可控的 NPC 制造方法，在均热板吸液芯中显示出巨大的应用潜力。
2022 年 7 月 13 日，研究团队在《电子材料快报》发表了题为「Development of an Efficient and Controllable Nano-porous Copper with Good Wettability and Capillary Performance for Wicks of Vapor Chamber」的论文，介绍了这项研究成果。
研究成果发表于《Electronic Materials Letters》
这项研究由上海交通大学微纳加工国家重点实验室和上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系共同完成，论文作者为Sizhen Chen, Han Cai, Yahui Li, Qi Zhang, Yunna Sun 和 Guifu Ding，研究工作得到了国家重点研发计划（No. 2021YFB2011800）、国家自然科学基金（No. 62104141）以及上海非硅微纳集成制造专业技术服务平台的支持。
