織物組織對紡織結構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

織物組織對紡織結構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

紡織結構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構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及絨根是否被被覆有關。

紡織結構針肋散熱器，織物組織，針肋均勻性，底部平整度

近年，隨著電子技術的迅猛發展，高性能電子設備微型化、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]提出了一種紡織結構針肋散熱器(圖1和圖2)，解決了針肋散熱器制造難度大的問題。

圖1 紡織結構針肋散熱器

圖2 紡織結構針肋成形示意

針肋均勻性和底部平整度是衡量紡織結構針肋散熱器散熱性能優劣的關鍵指標，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構針肋散熱器針肋均勻性和底部平整度的影響。

1 試驗設計

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如表1所示。

表1 原料和起圈片尺寸參數

1.2 織物組織

3種紡織結構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)的地組織為聯合接結雙層組織，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

3種紡織結構針肋散熱器皆采用表2所示的上機參數進行織造。

(a) 3上1下斜紋地組織

(b) 1上3下斜紋地組織

(c) 聯合接結雙層地組織

表2 上機參數

2 結果與分析

圖4為3種織物組織所得紡織結構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構針肋散熱器[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)]和聯合接結雙層地組織[圖4(c)]的紡織結構針肋散熱器與采用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構針肋散熱器的底部照片。

(a) 3上1下斜紋地組織

(c) 聯合接結雙層地組織

(a) 3上1下斜紋地組織

(b) 1上3下斜紋地組織

(c) 聯合接結雙層地組織

從圖5可以看出：采用3上1下斜紋地組織的紡織結構針肋散熱器[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構針肋散熱器[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；采用聯合接結雙層地組織的紡織結構針肋散熱器[圖5(c)]底部平整度最好，且無針肋絨根凹凸現象，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，打緯結束后緯紗會出現明顯的反撥，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根緯紗并經打緯后，可將形成的針肋基本穩定在織口，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，已經形成的針肋不易被帶動或撥起。所得紡織結構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) 采用聯合接結雙層地組織[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構針肋散熱器[圖4(b)]一樣，無明顯差別。但由于采用了聯合接結雙層地組織，針肋絨根被浮長線覆蓋并托住，故針肋絨根不易凸出，所得紡織結構散熱器針肋更均勻、底部更平整。

3 結論

織物組織對紡織結構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；采用聯合接結雙層地組織時，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.紡織結構針肋散熱器研發[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計與制造

李毓陵，E-mail：lyl@dhu.edu.cn

TN305.94,TN605

A

1004-7093(2016)09-0037-04