随着电子产品变得越来越强大，并需要更多功能和更高的可靠性，多余的热量仍然是提升下一代应用性能和突破创新的重大障碍。各行各业，尤其是移动、医疗、电信和物联网领域，正在开发新的产品和系统，这些产品和系统必须轻量化、多功能，并且能够高效管理高热负荷。工程师们在应对消费者对更小、更薄、更强大的设备及更多选项、功能和能力的需求时，常常难以有效处理热量。
双相冷却技术正在迅速发展，并在解决这些问题上变得越来越受欢迎。热管特别适用于快速散热、轻量化、高可靠性和长寿命。然而，热管最显著的优势是设计灵活性和容易集成到热管理系统中，从而显著提升冷却效率和能力。
有许多关于热管的误解，包括它们的工作原理和在应用中的最佳利用方法。本文将阐明我们遇到的七个最常见的误解，并提供热管利用的最佳实践。并非所有应用都有支持液体冷却系统的基础设施。双相冷却技术被用于提升空气冷却系统的性能，解决噪音和振动问题，并利用现有的冷却基础设施。
01.
热管最常见的7种误解
热管本质上是坚固的，属于纯被动系统，没有任何会随着时间磨损的活动部件。要“破坏”一个制造良好的热管，需要切开管子或使其经过过度的弯曲或折叠。
热管在充填过程中会被抽成真空，确保管内的液体始终以蒸汽形式存在，因此不会滴漏。
其耐用性、可靠性和无泄漏特性使热管成为航空航天、医疗、消费电子、高功率应用等市场的理想解决方案，这些领域对高可靠性有严格要求，且传统液体解决方案的泄漏可能会造成灾难性后果。
由于热管通常由铜制成，这是一种较重的材料，一些人认为集成热管会增加解决方案的重量。然而热管通常与其他冷却技术结合使用，会减少整体解决方案的重量或体积。
尽管热管由铜制成，但它们是中空的，可以在提高热性能的同时减少解决方案的重量。热管常常用于将热量传输到设备或组件的更远、更开放的区域，在那里可以更好地进行气流和空间管理，从而在冷却解决方案中增加风扇和轻量化的散热鳍片，减少整体尺寸和重量。
另一个常见的例子是用嵌入热管的铝制散热器底座替代传统的铜分散器或更大的散热器。热管的高效热扩散能力可以在整个散热器上均匀、迅速地分布热量，从而提高散热器的效率，减少散热器的尺寸和所需材料，进而降低解决方案的整体重量和成本。
热管通常被设计用于热管理组件中，将热量从一端的热源运输到另一端，以安全高效地散热。这种用法很常见，但并不是唯一的使用方式。热管的毛细结构使其能够在任何方向上工作，并且通常贯穿整个管内。热量自然从热的地方传向冷的地方，这一点在热管中同样适用。
无论热量在管道的哪个位置，热量总是会从热源向冷凝点移动，然后通过毛细结构返回。这增加了设计的灵活性和热管的使用选项，使热管理更加创新和经济。一种应用方式是在散热器底座中嵌入热管，用于分散热量而不是传输热量。
当热管嵌入散热器底座时，热量沿着热管的整个长度凝结，而不是局限于某个区域。一个例子是将热管集成到风冷散热器中，以提升高功率性能，从而在冷却高功率 IGBTs 时减少对液体系统的需求。
热管在环境条件下的操作取决于材料和设计。尽管铜/水是最常见的组合，但根据特殊要求，还可以使用其他材料。氨、甲醇和丙酮等液体可以与兼容的金属结合，开发出能够在低于 -60°C 的温度下工作的热管。
虽然热管仅沿其轴线传输热量，但这个轴线可以弯曲或与多个热管一起使用，从而有效地充当类似于蒸汽腔的平面分散机制。热管成本较低，结构完整性更高，可以设计成模拟蒸汽腔的功能和性能。当正确嵌入时，热管可以承受在蒸汽腔过于脆弱的应用中的显著安装力。
即使使用铜和水，解决方案也可以设计成应对环境条件。通过利用适当的热技术和方法，集成热管的热管理解决方案可以实现设备在电信、防务和交通等应用中的冷启动功能。只要设计参数正确，热管还可以承受大量的反复冻结/解冻循环而不发生故障。
铜的延展性使得热管可以经济地制造、可靠地密封，并容易弯曲和压制成特定的几何形状。通过制造工艺和热管设计技术，可以生产出极具成本效益的铜/水高性能热管。热管可以通过使工程师在需要铜基鳍片的应用中使用铝材和嵌入式热管来实现成本降低。它们还可以消除对风扇或其他组件的需求，从而节省资金和重量。
02.
热管的实践应用
热管组件将被动双相热传输的可靠性与多种其他热管理技术结合，生成有效且持久的冷却解决方案。延展性铜壁和毛细芯允许弯曲或压平，以满足应用的热和几何要求。这可以用来减少整体尺寸、增加表面接触，或绕过如安装硬件等禁忌区域的热管。
超薄- 近乎平坦的热管，适用于极低的高度应用
直径：3mm – 9.5mm
材料：高纯度铜
液体：水
典型非工作温度范围：-55°C 到 180°C（水）
毛细芯：
- 烧结铜粉
- 轴向凹槽
- 网状筛网
最大热通量：>300 W/cm²
寿命：最长可达 20 年
03.
热管技术没有活动部件，依赖热力学定律和毛细力工作，使热管在没有内部磨损的情况下运行，安静、高效且极其可靠。这使得产品寿命更长，性能不衰减，声学表现更好，保修期更长，因为运行温度较低。
因此，热管常用于提高散热器鳍片的效率，将热量从底部快速传输到鳍片堆的较少利用部分。这使得整个散热器的鳍片效率最大化，并允许使用更薄的鳍片。
减少重量、改善材料使用和性能提升也带来了成本节省。更好的冷却性能允许使用更小的解决方案，从而节省物料清单成本或为更多组件和附加功能提供更多空间。通过有效的热建模、优化性能测试和专门针对从原型到大规模生产的可扩展制造设计，成本节省可以得到进一步改善。
除了支持多种方向外，热管还提供了对独特和高容差几何形状的设计灵活性。它们可以弯曲、压平并排列，以优化热传输和流动。利用替代材料可以增加定制水平，提供更好的性能和关键市场差异化。
