2025上海(中国)热管理电力散热设备展览会

热管技术自1963年由美国洛斯阿拉莫斯实验室发明以来，已从航天军工领域渗透至电子散热、能源回收等民用场景。本文将系统梳理6大类热管的工作原理、技术特性及典型应用，结合2025年最新技术进展，帮助读者快速掌握这一“热超导体”的核心逻辑。

一、标准热管（HP）与均温板（VC）：从一维到三维的传热革命  

核心特征

结构：铜/铝管壳+毛细芯（烧结粉末或轴向槽道），内部充注纯水、氨等工质。原理：依赖毛细力驱动工质循环，蒸发段吸热汽化→蒸汽流向冷凝段→冷凝回流。性能：导热系数达紫铜的1500倍，轴向传热能力极强，但径向散热弱。

技术演进

均温板（2D VC）：扁平化设计，适用于手机/笔记本散热，如iPhone 15 Pro的3DVC均温板将CPU热量扩散至机身。3D蒸汽腔（3DVC）：多层互联蒸汽通道，NVIDIA HGX AI服务器采用该技术解决GPU三维堆叠散热难题。

应用场景

电子设备：CPU/GPU散热模组（如酷冷至尊V8散热器）局限：需保持水平姿态，抗重力能力差。

 二、热虹吸管：重力驱动的低成本方案  

工作原理

无毛细结构，完全依赖重力回流冷凝液，蒸发段必须低于冷凝段。工质常用R134a制冷剂，承压能力优于水。

典型变体

环路热虹吸管：气液通道分离，减少流动干扰，传热效率提升30%。

应用与局限

锅炉余热回收：日本三菱重工用于燃煤电厂烟气余热利用。局限：安装角度固定，无法用于太空等无重力环境。

 三、振荡热管（OHP）：气泡驱动的动态传热  

创新设计

蛇形盘绕细管道，无毛细芯，依靠气泡脉动驱动工质振荡。启动速度快，但传热性能受充液率、管道形状敏感（最佳充液率40-60%）。

应用前景

航天器热控：中国空间站实验舱采用OHP解决微重力下间歇性散热需求。局限：传热机理复杂，商业化程度低。

 四、轴向槽道热管（AGHP）：航天器的“热血管”  

技术突破

铝合金管壁内刻Ω形槽道，替代传统毛细芯，工质多为液氨。优势：轻量化（重量降低50%）、抗过载（20G加速度下稳定运行）。

应用案例

卫星热控：SpaceX星链卫星蜂窝板采用AGHP实现-40℃~120℃区间均温。

 五、可变热导热管（VCHP）：智能温控的终极方案  

核心机制

充注惰性气体（如氮气），通过气塞移动自动调节冷凝面积，实现±1℃精密控温。

前沿应用

月球基地：中国嫦娥七号着陆器采用VCHP解决月夜-180℃极寒生存问题。数据中心：谷歌TPU v5芯片散热模组集成VCHP，功耗波动时温度波动＜3℃。

 六、环路热管（LHP）：下一代散热王者  

技术优势

分离式气液通道+补偿腔设计，支持任意角度工作，传热距离可达10米。热流密度：突破500W/cm²，为传统热管5倍。

商业化落地

新能源汽车：特斯拉4680电池组采用LHP实现电芯温差＜2℃。AI芯片：英伟达B100显卡原型机搭载LHP，TDP功耗压至1000W以下。

技术对比与选型指南

未来趋势：2025年热管技术正向微型化（＜1mm直径）、智能化（集成温度传感器）和材料革新（PEEK塑料管壳）方向发展，中国企业在LHP和3DVC领域已实现国产替代突破。