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热管技术在5G领域的应用前景

作者:未知

  摘  要:该文以热管技术为研究对象,对其在5G领域的应用前景进行分析。通过对热管技术原理进行阐述,从小微型热管技术、5G技术散热需求、热管技术开发、当前行业发展状态这4个方面入手,详细分析热管技术在5G领域中的发展前景,在拓展技术空间的同时,为加快推进5G技术的发展提供热管用材的研究方向。
  关键词:5G领域;散热;热管
  中图分类号:TK172.4                文献标志码:A
  0 引言
  信息化不断发展,对技术条件提出了更高的要求。当前5G技术已经进入了应用发展的快车道,需要对各项细节的技术进行优化与完善,才能保证5G技术的优势性地位。对此,该文以热管技术为核心,对其在5G设备散热处理中的材料应用进行分析,并在研究热管技术原理的基础上,阐述材料科学在信息领域的应用前景。
  1 热管技术原理
  20世紀60年代的美国,Los Alamos国家实验室的工作人员发明了一种导热元件,这就是热管技术的基础模型。在早期的技术应用中,热管技术被应用在航天与军工领域中,随着市场化的发展,热管技术逐渐进入了散热器制造的商业领域,并取得了较大的突破。而在步入信息化时代后,由于电子设备对散热的刚性需求,使热管技术逐渐进入了电脑PC机、手机、游戏机等设备的散热组件中,从而使热管技术表现出了技术应用上的开放性。技术原理方面,热管技术将热传导理论作为基础,在制冷介质的结合下,展现出了高速率的热传导特性,并通过热管将热量迅速的转移到了热源外部,已高过任何已知金属材料的导热水平,表现出卓越的功能价值。
  从热力学的角度出发,热管充分地利用了相变传热的原理,使热管两端的温度表现出明显的差异性。在管壳、吸液芯、端盖的结构中,热管内部始终保持负压状态,在充入一定低沸点液体介质后,通过吸液芯多孔的结构,介质由热源端通过相变传热的方式将热量向另一端传导。
  2 热管技术在5G领域的技术应用
  2.1 热管的小微型发展
  热管的发展受到容积条件的影响,在未解决安置问题的条件下,使热管无法发挥正常的换热功能。而在研发出微小热管后,有效地解决了这一问题。象在航天热调节设备中,也会在航天器外壳与设备中布设相应的热管设施。通过热管平衡设备与仪器之间的温度差,并配合吸热与隔热功能,保证其正常使用条件。而由于航空设备的精细化程度较高,如果低能效的散热设备无法满足应用需要,就需要使用微小热管进行调整。
  在台式PC计算机或是笔记本电脑的中央处理器中,CPU的散热冷却,大多是由微型风扇或是金属翼片来实现的,可以达到2 W~4 W的散热量级。在计算机技术高速发展的条件下,CPU的热量等级不断增减,通常会达到5 W~12 W的热量等级。因此传统的技术方法无法满足其散热条件。所以,可以尝试使用热管技术对其进行优化,发挥体积空间小、散热效果好、无噪声条件、稳定性强等多种优势。尤其在笔记本电脑中,这种以热管技术为核心的CPU散热处理,已经在市场环境中得到了检验。在规格参数上,这种热管的外径为3 mm~5 mm,内径保持在2.6 mm~4 mm,并可在小于300 mm的长度条件下,根据实际使用条件,弯曲成各种形状,以满足技术上的需求条件。
  正是由于计算机领域对于热管材料的应用实践探索,为热管技术开发了新的应用市场,可使其与5G技术结合在一起,发挥出其热传导优势,并为热管技术在5G领域中的应用创造了实践经验。
  2.2 5G领域的高散热需求
  5G技术主要指超密集的异构网络空间。在系统结构上,5G技术无须进行重新建设,可以在现有4G网络与Wi-Fi结构的基础上进行网络覆盖。但是在5G技术条件下,需要对硬件设施系统进行适当的升级,尤其在终端设备系统的管理中,必须作好相应的散热管理工作,以便保证设备能保持正常的运行状态,并尽可能地减少维修次数,延长使用寿命,达到经济成本收益最大化的技术条件。
  从散热设备的角度出发,在应用先进导热材料进行移动设备导热的过程中,已经可以实现了最低7 W的导热率。而在热管的应用中,可以更好地完成导热工作,并可通过热管的建设升级,使设备展现出更好地开放性,并能够结合5G系统,使其容纳更多的技术条件。
  而在当前的智能设备中,为解决设备发热问题须找到设备产生热量的具体原因。象在电脑的CPU中包括了数以亿计的晶体管,其功能作用相当于电路的开关。在与CPU中的微元件进行连接的过程中,就会产生焦耳热。当电流通过系统中的PN结时,就会将热量条件释放出来,并表现出与频率、电流平方的正比例关系。所以,计算机系统运算速率越快,就越容易产生热量。因此,在网络系统达到5G之后,高网速条件会使运算速率得到更加明显的升级,而这种高速运算,需要在PC端、手机移动端的系统中保有一定的散热条件。否则就会造成设备过热,造成设备使用过程中的故障问题,严重时甚至会形成安全隐患。
  2.3 热管技术开发内容
  5G技术直接影响到电脑、手机等智能化的网络连接设备。因此,对此类设备的散热能力升级成为当前技术开发的关键内容。从热管技术的角度出发,现有的智能手机生产厂家,已经逐渐将PC电脑端的热管散热技术条件应用在了手机设计中。作为“水冷散热技术”的变形发展,可以在手机主板系统中,设置铜制散热管结构,并在导管系统中放置水、乙二醇作为导热液体。当热管完成手机内部热量吸收后,导热也会进入液化状态,并进入导管内部空间,当流动条案达到一定的地温水平后,可转化为液态条件,使手机内部的温度被彻底吸收,并通过与热管连接的固定散热件材料释放出来。
  2.4 当前行业发展状态
  技术条件的发展离不开市场环境中企业的推动力量。在当前的技术研发领域中,为了更好地满足5G技术的转型升级,并将热管技术条件功能优势更好地嫁接在5G领域中,部分企业已经针对这一产业内容对自身的技术条件与生产能力做出了适当调整,以便适应5G技术环境下的市场需求。而在散热技术的角度中,这种技术转型也助力了热管技术的发展,使其在行业领军科研企业的带动下,展现出了更强的发展动力与市场活力。
  苏州泰硕电子有限公司、讯强电子(惠州)有限公司、中山伟强科技有限公司在生产5G应用领域热管产品方面已经处于领先地位。其原材料使用江西耐乐铜业有限公司所提供的TU00级超低氧铜管,从前端原材料方面保证了所生产热管产品的良品率和传热性能,主要针对5G基站的发射塔和5G手机2个领域开发热管产品。通过与华为、中兴、诺基亚等市场主流电子厂商合作,在连接富士康、和硕等生产企业的同时,率先占领了行业产业链,为热管的产业化发展提供了重要动力。象东莞海宝电子热传科技有限公司,作为一家走投资额1 000万美金的国家级高新技术企业,自2004年成立至今,在电脑、航空、高铁等领域,形成了系列的高级热传导产品体系。在公司发展战略上,也将复合散热管、超薄散热管等多种设备作为研发目标,前瞻性的占领了手机、平板电脑、笔记本电脑、游戏机等多技术领域,为5G技术的到来奠定了坚实的基础。
  3 结语
  综上,5G技术的市场化应用是时代信息通信水平与技术条件发展的必然结果。在构建5G技术领域的过程中,相关科研人员应注意到热管技术的特性与优势,在结合其技术发展条件的基础上,开发热管技术中的材料科学,解决5G领域中的技术问题,并在研发型企业的带动下,使热管技术在5G领域中展现出更加强烈的技术优势,为5G领域的技术全面发展贡献力量。
  参考文献
  [1]王新星,高健,刘广茂,等.基于石墨烯纳米复合材料的重金属离子电化学传感器研究[J].化学试剂,2019,41(2):113-119.
  [2]寇志海,吕洪涛,赵国昌,等.一种微小型平板式热管的传热性能分析[J].航空动力学报,2017,32(2):275-279.
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