織物組織對紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器織造成形的影響

郝媛媛 李毓陵

東華大學紡織學院，上海 201620

織物組織對紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器織造成形的影響

郝媛媛 李毓陵

東華大學紡織學院，上海 201620

紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器是一種新型散熱器件。分別采用3種織物組織進行上機織造，通過觀察成形外觀分析織物組織對紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器的針肋均勻性和底部平整度的影響，指出針肋均勻性和底部平整度與夾持絨根的緯紗根數(shù)及絨根是否被被覆有關(guān)。

紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器，織物組織，針肋均勻性，底部平整度

近年，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高性能電子設(shè)備微型化、集成化的程度越來越高，芯片功率越來越大[1]，其發(fā)出的熱量也越來越多，故而散熱問題也越來越突出。影響散熱器散熱的因素主要有所用材料，傳熱、散熱、冷卻的方式[2]，以及成形方式等。常用散熱器中，針肋散熱器散熱方式可靠，但其成形多為機械方式，故存在材料利用率低、成本高、制造難度大等問題。為此，盧蘭蘭[3]提出了一種紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器(圖1和圖2)，解決了針肋散熱器制造難度大的問題。

圖1 紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器

圖2 紡織結(jié)構(gòu)針肋成形示意

針肋均勻性和底部平整度是衡量紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器散熱性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標，它們主要受原料、織物組織和織造工藝等因素影響。本文選擇了3種織物組織進行上機織造，僅討論織物組織對紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器針肋均勻性和底部平整度的影響。

1 試驗設(shè)計

1.1 試驗原料和起圈片尺寸

試驗所用原料和起圈片尺寸參數(shù)如表1所示。

表1 原料和起圈片尺寸參數(shù)

1.2 織物組織

3種紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器的織物組織如圖3所示，其中：圖3(a)的地組織為3上1下斜紋，每形成1排針肋引入1根緯紗，針肋絨根由1根緯紗夾持；圖3(b)的地組織為1上3下斜紋，每形成1排針肋引入2根緯紗，針肋絨根由2根緯紗夾持；圖3(c)的地組織為聯(lián)合接結(jié)雙層組織，每形成1排針肋引入4根緯紗，針肋絨根也由2根緯紗夾持。

1.3 上機參數(shù)

3種紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器皆采用表2所示的上機參數(shù)進行織造。

(a) 3上1下斜紋地組織

(b) 1上3下斜紋地組織

(c) 聯(lián)合接結(jié)雙層地組織

表2 上機參數(shù)

2 結(jié)果與分析

圖4為3種織物組織所得紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器的針肋照片。

從圖4可以看出：采用3上1下斜紋地組織的紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器[圖4(a)]的針肋高度和形狀參差不齊,部分針肋凸出、形狀雜亂，只有部分針肋形狀均勻呈倒V形；采用1上3下斜紋地組織[圖4(b)]和聯(lián)合接結(jié)雙層地組織[圖4(c)]的紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器與采用3上1下斜紋地組織[圖4(a)]相比，針肋均勻性和整齊度有很大改善，針肋高度基本一致，且基本為倒V形，針肋無凸出和形狀雜亂狀況。

圖5為3種織物組織所得紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器的底部照片。

(a) 3上1下斜紋地組織

(c) 聯(lián)合接結(jié)雙層地組織

(a) 3上1下斜紋地組織

(b) 1上3下斜紋地組織

(c) 聯(lián)合接結(jié)雙層地組織

從圖5可以看出：采用3上1下斜紋地組織的紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器[圖5(a)]的底部凹凸不平，個別針肋絨根凸出或凹陷，底部孔隙大小不均勻；采用1上3下斜紋地組織的紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器[圖5(b)]與圖5(a)相比，底部平整度有所改善，針肋絨根凹凸不明顯，但底部孔隙仍明顯不均勻；采用聯(lián)合接結(jié)雙層地組織的紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器[圖5(c)]底部平整度最好，且無針肋絨根凹凸現(xiàn)象，底部孔隙大小基本均勻。

究其原因在于：

(1) 采用3上1下斜紋地組織[圖3(a)]進行上機織造，每形成1排針肋引入1根緯紗。銅絲絞經(jīng)扭絞成針肋時張力較大，故1根緯紗在鋼筘的打緯作用下將1排針肋推向織口時所受阻力較大，打緯結(jié)束后緯紗會出現(xiàn)明顯的反撥，使得緯紗對剛剛形成的1排針肋的夾持作用減弱。接著織下一緯，絞綜全部提起，其帶動銅絲絞經(jīng)提起。由于上一緯對針肋的夾持作用小，加之銅絲剛度較大，故絞綜提起時上一緯或上幾緯形成的針肋會部分被撥動，造成針肋高度不勻、絨根凹凸不平。

(2) 采用1上3下斜紋地組織[圖3(b)]進行上機織造，每形成1排針肋引入2根緯紗。第1根緯紗在打緯的作用下雖存在緯紗反撥問題，但下一緯時因絞綜并未變化，故在引入第2根緯紗并經(jīng)打緯后，可將形成的針肋基本穩(wěn)定在織口，絨根由2根緯紗夾持，固定作用較強。這樣在下一緯絞綜提起時，已經(jīng)形成的針肋不易被帶動或撥起。所得紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器的針肋均勻性[圖4(b)]和底部平整度[圖5(b)]有明顯改善，底部凹凸已不明顯，只個別針肋絨根有凸出底部。

(3) 采用聯(lián)合接結(jié)雙層地組織[圖3(c)]進行上機織造，每形成1排針肋引入4根緯紗，絨根同樣由2根緯紗夾持，夾持作用同圖3(b)，因此針肋均勻性與采用1上3下斜紋地組織的紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器[圖4(b)]一樣，無明顯差別。但由于采用了聯(lián)合接結(jié)雙層地組織，針肋絨根被浮長線覆蓋并托住，故針肋絨根不易凸出，所得紡織結(jié)構(gòu)散熱器針肋更均勻、底部更平整。

3 結(jié)論

織物組織對紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器的針肋均勻性和底部平整度有較大影響。采用1根緯紗夾持針肋絨根時，針肋成形雜亂不勻；采用2根緯紗夾持時，針肋成形良好；采用聯(lián)合接結(jié)雙層地組織時，針肋絨根被浮長線覆蓋并托住，可保持針肋成形良好，并能有效改善底部平整度。

[1] 宋威.電子器件風冷散熱系統(tǒng)的流動與傳熱性能研究[D].武漢：華中科技大學，2011.

[2] 李慶友，王文，周根名.電子器件散熱方法研究[J].電子器件，2005,28(4):937-941.

[3] 盧蘭蘭.紡織結(jié)構(gòu)針肋散熱器研發(fā)[D].上海：東華大學，2015.

Influence of fabric textures on weaving forming of textile structure pin-fin radiators

HaoYuanyuan,LiYuling

College of Textiles, Donghua University，Shanghai 201620，China

The textile structure pin-fin radiator was a new type of radiator. Three kinds of fabric textures were respectively used to weave on machines, and the influences of fabric textures on pin-fin’s uniformity and bottom’s flatness of textile structure pin-fin radiators were analyzed through observing its forming and appearance, and it was pointed out that the pin-fin’s uniformity and the bottom’s flatness were connected with the number of filling yarns which clamped the hair root and whether the hair roots were covered or not.

textile structure pin-fin radiator, fabric texture, pin-fin’s uniformity, bottom’s flatness

2015-10-16

郝媛媛，女，1989年生，在讀碩士研究生，主要研究方向為功能紡織品的設(shè)計與制造

李毓陵，E-mail：lyl@dhu.edu.cn

TN305.94,TN605

A

1004-7093(2016)09-0037-04