一种基于石墨烯材料散热膜散热性能的测量方法

技术领域

本发明涉及石墨烯散热膜的散热性能检测技术领域，具体为石墨烯材料散热膜散热性能的测量方法。

背景技术

由于石墨烯具有优异的导热与导电性能,已被认为是最理想的散热材料之一,因此被制作为散热膜覆盖在发热部件的表面，以提高散热性能，维持相应元器件的正常工作性能。生产中，对石墨烯散热膜散热性能测量的方式主要将散热膜覆盖在发热功率器件上，通过控制发热功率的一致，提供相同的热源，然后将温度计安装在发热功率器件附近的设定位置处，检测出对应时间下的对应温度值，根据温度的变化，确定散热膜的散热性能好坏。

目前的上述散热性能测量方法，对于功耗一致的发热器件所产生的热量是否一致并不容易直观地得到保证，且相对难以判断热源是否基本一致，从而就会对后续测量造成误差影响。此外，获得的是参数化的数据结果，要确定其散热的动态变化过程相对较难，绘制的散热—时间曲线图也不能较为直观反应散热状况。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于石墨烯材料散热膜散热性能的测量方法，以解决在石墨烯散热膜散热性能测量时，热源一致性较难把握，散热性能不能直观动态地体现的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供一种基于石墨烯材料散热膜散热性能的测量方法，包括以下步骤：

(1)在一个密闭室内安置左右对称的两个气罐，每个气罐的顶部竖直地连接一根与之连通的竖直透明管，竖直透明管顶部敞开，竖直透明管内的一个台阶上平放有与之动密封配合的能上下滑动的浮板，并在气罐内中央还安装有储液桶，储液桶的四周均布有若干散热翅片，且在左侧储液桶上的每块散热翅片上覆盖有石墨烯材料制成的散热膜，每个储液桶顶部通过导气管与外界大气连通；(2)朝两个气罐内注入压缩气体，并令所述浮板上移一定距离，确保两浮板所处的高度一致；(3)通过一个呈山字形的连通管同时朝两个储液桶内注入加热后的热油，具体操作如下：将热油加热到设定温度，然后从连通管的中部管段注入，以使得热油同时流向左右两侧的两个侧部管段内，并进入到每个侧部管段顶端连接的所述储液桶内，当中部管段内的液面稳定后，关闭侧部管段在储液桶底端处的控制阀；(4)静置设定时间，观察左右两侧的两个竖直透明管内的浮板上升情况。

本发明中，所采用的散热翅片呈长方形状，导气管为透明材料制成，在热油注入完毕后，两个所述导气管内应观察到热油的油液面。

进一步地，在所述竖直透明管靠气罐处的内壁上固接有一个限位环，所述限位环的上端面作为所述台阶，在未对两气罐通入压缩空气时，所述浮板是自然平放在限位环的端面上的。

进一步地，竖直透明管和导气管的管壁上均沿竖直方向设有若干刻度线。

进一步地，在所述竖直透明管内还同轴地安装有一根导杆，所述浮板动密封配合地套在导杆上，以便在浮板上浮时顺着导杆滑动。

进一步地，除散热翅片以外，其余均采用不导热材料制成。

进一步地，在每相邻的两个所述散热翅片之间设有一个温度传感器，所有温度传感器以储液桶的圆心为中心呈环形阵列布置。

进一步地，在测量时，每相邻的一对散热翅片的相对侧面上覆盖的散热膜厚度一致，这对散热膜组成一个散热膜组，且沿储液桶的圆周方向上，环绕的散热膜组的散热膜厚度逐步增大或减小。

优选地，每根竖直透明管的顶部安装有直径比其自身更小的通气支管，每个竖直透明管的顶部内壁安装有距离传感器，距离传感器检测其距离所述浮板的距离，并记录传输距离数据。

进一步地，朝左右两侧的两储气罐内注入等量压缩气体的方法为：两个储气罐通过另一个所述连通管来同时注入压缩气体，注入压缩气体时，依旧从连通管的中部管段注入，且当两浮动板离开所述台阶而处于同一高度时，停止注入。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于石墨烯材料散热膜散热性能的测量方法，具备以下有益效果：

1、结构简单巧妙，非传统单一的温度值的检测测量，而是通过浮板的上浮程度来直接体现散热性能，相对专业的散热参数比较而言，肉眼可视，且浮板上浮快慢更是直接反应散热速度，使得整个测量结果更为直观易懂。

2、可以结合温度值的具体测量，实现双重指标来测量散热性能，且可以在测量中，顺带便捷地对散热膜厚度及其对应散热性能的测量研究。

附图说明

图1为本发明的其中一种测量方法的原理示意图；

图2为储液桶上安装散热翅片及配合温度传感器时的俯视图。

图中：气罐1、储液桶2、散热翅片3、通气管4、竖直透明管5、浮板6、台阶7、连通管8、控制阀9、温度传感器10、距离传感器11、通气支管12。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例具体介绍一种基于石墨烯材料散热膜散热性能的测量方法，在实际测量时，如图1所示，先在一个密闭室内安置左右对称的两个气罐1，气罐1可以是圆柱形，绝热材料制成为最佳，每个气罐1的顶部竖直地连接一根与之连通的竖直透明管5，例如绝热玻璃制作。并且，必须保持竖直透明管5顶部敞开，而竖直透明管5内的一个台阶7上平放有与之动密封配合的能上下滑动的浮板6，浮板6以上的管道内部与大气连通。同时，继续参阅图1-2，本实施例还在气罐1内中央还安装有储液桶2，储液桶2的四周均布有若干散热翅片3，且在左侧储液桶2上的每块散热翅片3上覆盖有石墨烯材料制成的散热膜，散热膜厚度通常都较小，因此覆盖所导致的散热翅片3整体占据空间的增大量，几乎可以忽略不计，从而右侧储液桶2内的散热翅片3表面可以不做处理而维持原状，当然，测量时，每个储液桶2顶部通过导气管与外界大气连通，以便确保两个储液桶2内的油液面一致。

然后，开始朝两个气罐1内注入压缩气体，具体采用导热气体为宜，注入压缩气体时，令所述浮板6上移一定距离，与上述的台阶7脱离，并确保两浮板6所处的高度一致，以确保两个气罐1内的压缩体量相对一致。

对于热油的灌注，考虑到热量尽量在进入储液桶2前少散失，加快等量注入的速度，可以如图1，通过一个呈山字形的连通管8同时朝两个储液桶2内注入加热后的热油，先将热油加热到设定温度，例如加热到200摄氏度，然后从连通管8的中部管段注入，以使得热油同时流向左右两侧的两个侧部管段内，并进入到每个侧部管段顶端连接的所述储液桶2内，由于连通器原理，当中部管段内的液面稳定后，说明左右两个储液桶2内的液面也稳定且一致，此时，迅速关闭侧部管段在储液桶2底端处的控制阀9，杜绝左右两侧的热油的热交换。最后，静置设定时间，期间由于散热膜散热作用，以及散热翅片3散热作用，气罐1内的压缩气体会继续膨胀，压强升高，推动浮板6上移，于是观察左右两侧的两个竖直透明管5内的浮板6上升情况，左侧的浮板6肯定上升速度和最终的高度都会比右侧的浮板6大，从而直观地得出石墨烯材料散热膜的散热性能，相比参数化的对比，这种视觉上的观察在一定程度上更为直观易懂。

本发明中，所采用的散热翅片3呈长方形状，导气管为透明材料制成，在热油注入完毕后，两个所述导气管内应观察到热油的油液面，这样不但基于连通器原理确保热油量相同，更可以通过油液面直接判断、校对。对于浮板6的初始安装设置，在所述竖直透明管5靠气罐1处的内壁上固接有一个限位环，所述限位环的上端面作为所述台阶7，在未对两气罐1通入压缩空气时，所述浮板6是自然平放在限位环的端面上的，当然，实际测量时，若是浮板6自重大，则注入的压缩空气就多一些，若是自重小，则注入的压缩空气就少，注入量只需确保气罐1内压强高于大气压一点就可以。为便于直观判断，在竖直透明管5和导气管的管壁上均沿竖直方向设有若干刻度线。此外，在所述竖直透明管5内还同轴地安装有一根导杆，所述浮板6动密封配合地套在导杆上，以便在浮板6上浮时顺着导杆滑动，更好地随着气罐1内的气体热膨胀而上滑。

为了尽量使得热传导集中在气罐1内，本实施例中，除散热翅片3以外，其余均采用不导热材料制成。作为辅助测量，如图2，获取具体的参数化的检测数据，在每相邻的两个所述散热翅片3之间设有一个温度传感器10，所有温度传感器10以储液桶2的圆心为中心呈环形阵列布置，检测的温度越高，说明散热越好。为了一并测量散热膜厚度与对应散热性能的关系，本实施例在测量时，每相邻的一对散热翅片3的相对侧面上覆盖的散热膜厚度一致，这对散热膜组成一个散热膜组，且沿储液桶2的圆周方向上，环绕的散热膜组的散热膜厚度逐步增大或减小，可以得出一系列的散热膜厚度对应的散热效果，有利于发现最佳散热膜的厚度。

最后，作为优化实施方法，如图1，每根竖直透明管5的顶部安装有直径比其自身更小的通气支管12，以与大气连通，每个竖直透明管5的顶部内壁安装有距离传感器11，距离传感器11检测其距离所述浮板6的距离，并记录传输距离数据，记录的距离值就代表了气罐1内压缩气体热膨胀程度，从而具象地体现出散热性能。

同理，本实施例中，朝左右两侧的两储气罐1内注入等量压缩气体时，可以是两个储气罐1通过另一个所述连通管8来同时注入压缩气体，注入压缩气体时，依旧从连通管8的中部管段注入，且当两浮动板离开所述台阶7而处于同一高度时，停止注入，可以可靠地进行压缩气体的等量注入控制。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。