来源 | International Communications in Heat and Mass Transfer

链接 | https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2025.110353

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背景介绍

随着 5G 通信技术的大规模应用，电子设备（折叠手机、可穿戴设备、VR 眼镜）向小型化、柔性化、高集成化发展，功率密度持续提升，传统冷却方案（石墨导热垫、常规热管）因刚性结构无法适应复杂几何形状和动态变形场景，且散热效率难以满足需求。因此，开发兼具高效散热、轻薄、柔性、稳定可靠的热管理技术成为关键课题。

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成果掠影

近日，西安交通大学杨小平、马祥等团队提出了一种新型的超薄柔性回路热管（UFLHP）蒸发器厚度仅为0.7 mm。采用梯形锯齿状镍毡主芯和氧化螺旋编织铜网（SWM）次级芯，通过单层 / 双层 SWM 实验及多操作参数研究，发现双层次级芯 UFLHP 表现最优，热通量可达7 W/cm²、热阻低至 0.987 K/W、等效导热系数达 24204.4 W/(m・K)，即使在 90° 弯曲状态下仍能稳定处理 5W 热输入（热阻 2.22 K/W）；建立的理论模型可预测稳态温度和热阻，高功率下蒸发器温度预测误差小于 15%，为可穿戴设备高效热管理提供新方案。研究成果以“A novel ultra-thin flexible loop-type heat pipe for application in wearable electronic devices cooling”为题发表在《International Communications in Heat and Mass Transfer》期刊。

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图文导读

（a）UFLHP的组装过程

（b）UFLHP在VR眼镜中的示意图

（c）UFLHP的实物图

图1. UFLHP的结构和物理表示。

图2.蒸发器的物理图像。

图3.镍毡的电子显微镜图像。

图4.副芯的SEM图像。

图5.双层二次吸液芯结构示意图及实物图。

图6.编织铜网的液体吸收曲线。

图7.实验系统示意图。

图8.用于性能测试的角度示意图。

图9.不同填充率下UFLHP热性能的比较（α = 90 μ m，β = 0 μ m，n = 1）。

图10.不同旋转角度（β = 0 °，Q = 4 W，n = 1）下的UFLHP稳态温度分布。

图11.在不同旋转角度（β = 0 °，Q = 4 W，n = 1）下的UFLHP稳态温度分布。

图12.在不同加热功率下（α = 90°，β = 0°），UFLHP的温度。

图13.不同倾角（β = 0°）下UFLHP的传热特性。

图14. UFLHP在不同弯曲角度（α = 90°）下的传热性能。

图15.建模过程示意图。

图16.（a）n = 1和（b）n = 2时（FR = 30%，α = 90°，β = 0°）实测温度和模拟温度的比较。

图17.不同管径（FR = 30%，α = 90°，β = 0°）下的蒸发器温度预测值。