פיתוח ויישום Vapor Chamber
עם הופעתה והפיתוח המהיר של טכנולוגיית התקשורת הניידת מהדור החמישי (טכנולוגיית 5G), מוצרים אלקטרוניים, במיוחד סמארטפונים, טאבלטים ומוצרים אחרים, הולכים יותר ויותר לקראת ביצועים גבוהים, אינטגרציה גבוהה ומיזעור, וכתוצאה מכך שטף חום גבוה במיוחד צפיפות בחללים צרים במיוחד. כאלמנט העברת חום יעיל, לתא האדים יש את המאפיינים של התנגדות תרמית נמוכה וטמפרטורה אחידה, והוא נמצא בשימוש נרחב במודול פיזור החום של ציוד שטף חום גבוה.
ההתקדמות של תעשיית האלקטרוניקה הובילה לפיתוח מוצרים אלקטרוניים לקראת גודל קטן ואינטגרציה גבוהה, וכתוצאה מכך צריכת חשמל גבוהה יותר של רכיבים אלקטרוניים. לדוגמה, הפיזור המשוער של מגברי פס-band בצבא ובתעופה וחלל עולה על 1000W/cm2. גופי קירור רגילים אינם יכולים עוד לענות על הצרכים של פיזור חום בצפיפות שטף חום גבוהה. שני סוגים של גופי קירור המונעים על ידי נימים, כגון צינורות חום, צינורות חום שטוחים ותא אדים, הוכחו כמכשירי הקירור הפסיביים היעילים ביותר מבין שני מכשירי הקירור. יש להם יתרונות כמו מוליכות תרמית חזקה, אפקט השוואת טמפרטורה טוב ויכולת הסתגלות מבנית חזקה. תא אדים הפך למוקד מחקר עבור חוקרים רבים בארץ ובחו"ל בשל ביצועי פיזור החום הגבוהים שלהם.
כיום, שיטות פיזור החום המשמשות למכשירים אלקטרוניים כוללות בעיקר פיזור חום גרפיט, פיזור חום גרפן, פיזור חום ג'ל הולכת חום, קירור חום צינור חום, קירור תא אדים וכו', כפי שמוצג בטבלה 1. ביניהם, פיזור חום גרפיט. , פיזור חום גרפן ופיזור חום ג'ל מוליך תרמי שייכים לחומרי פיזור חום בעלי אפקט פיזור חום מוגבל, המשמשים בעיקר במוצרים אלקטרוניים קטנים; צינורות חום ופלטות חום הם רכיבי פיזור חום בעלי יעילות פיזור חום גבוהה, ומשמשים בעיקר בציוד אלקטרוני גדול ובינוני. למרות שגם צינורות החום וגם תא האדים משתמשים בשינוי פאזה כדי להשיג פיזור חום, כולל ארבעה שלבים עיקריים של הולכה, אידוי, הסעה ועיבוי, שיטות הולכת החום שלהם שונות. צינורות חום הם העברת חום חד-ממדית, בעוד שצלחות השרייה הן העברת חום דו-ממדית, עם שטח מגע גדול יותר עם מדיום פיזור החום, פיזור חום אחיד יותר והתאמה טובה יותר לצרכי יישומים בתחומים כמו מכשירים אלקטרוניים ממוזערים. בעידן ה-5G. מחקרים קשורים הראו כי הביצועים של גוף קירור עם פלטת חום אחידה גבוהים ב-20% עד 30% מאלו של צינור חום, מה שיכול לשפר עוד יותר את יעילות המוליכות התרמית.
תא האדים מורכב ממעטפת צינור אטום, ליבה סופגת נוזל נקבובי ונוזל עבודה. נוזל העבודה הנוזלי סופג חום ומתאדה בקצה האידוי, ולאחר מכן מועבר בצורה גזית לקצה העיבוי בחלל, שם הוא משחרר חום ומתעבה. נוזל העבודה הנוזלי המעובה מונע על ידי כוח נימי ומועבר חזרה לקצה האידוי דרך ליבת יניקה נקבוביה. במחזור זה, לוח החימום יכול לפעול באופן עצמאי ללא כונן מתח חיצוני, ובכך להשלים העברת חום יעילה. ניתן לחלק את צלחת ההשריה לשני סוגים לפי כיוון העברת החום, ושני סוגי תא האדים מעבירים חום לאורך כיווני העובי והאורך, הראשון יכול לקחת יותר חום באמצעות עיבוי בקנה מידה גדול; האחרון יכול לשדר למרחקים ארוכים ולשמור על ביצועי אחידות טמפרטורה מצוינים. תא האדים מחולק בעיקר לתא אדים סטנדרטי (גדול מ-2 מ"מ או שווה לו), תא אדים דק במיוחד (<2mm), and extreme ultra-thin vapor chamber (≤ 0.6mm) according to different thicknesses.
ניתן לחלק את היישום של תאי אדים לשתי קטגוריות המבוססות על סביבות יישומים שונות, כלומר יישומי סביבת קרקע ויישומי סביבה תעופה וחלל. הראשון נמצא בסביבת כבידה, כגון תחנות בסיס 5G, מוצרים אלקטרוניים כגון טלפונים ניידים ומחשבים, קירור אלקטרוני לרכב וכו', בעוד שהאחרון נמצא בסביבת אפס כבידה, מיקרו-כבידה או כבידה-על, כמו בחלל האוויר שָׂדֶה.
רכיבים אלקטרוניים מייצרים כמות גדולה של חום בנפח קטן, ופיזור חום יעיל הפך לאחד הקשיים המרכזיים בהמשך הפיתוח הטכנולוגי. בהשוואה לצינורות חום מסורתיים, לוח החום האחיד, כסוג חדש של מכשיר הולכת חום, יכול ליצור קשר ישיר עם מקור החום ולהעביר חום באופן אחיד לכל הכיוונים. יש לו ביצועי הולכת חום יעילים ואחידים והוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים כמו אלקטרוניקה, תעופה וחלל ורכבי אנרגיה חדשים.
