织物组织对纺织结构针肋散热器织造成形的影响

郝媛媛 李毓陵

东华大学纺织学院，上海 201620

织物组织对纺织结构针肋散热器织造成形的影响

郝媛媛 李毓陵

东华大学纺织学院，上海 201620

纺织结构针肋散热器是一种新型散热器件。分别采用3种织物组织进行上机织造，通过观察成形外观分析织物组织对纺织结构针肋散热器的针肋均匀性和底部平整度的影响，指出针肋均匀性和底部平整度与夹持绒根的纬纱根数及绒根是否被被覆有关。

纺织结构针肋散热器，织物组织，针肋均匀性，底部平整度

近年，随着电子技术的迅猛发展，高性能电子设备微型化、集成化的程度越来越高，芯片功率越来越大[1]，其发出的热量也越来越多，故而散热问题也越来越突出。影响散热器散热的因素主要有所用材料，传热、散热、冷却的方式[2]，以及成形方式等。常用散热器中，针肋散热器散热方式可靠，但其成形多为机械方式，故存在材料利用率低、成本高、制造难度大等问题。为此，卢兰兰[3]提出了一种纺织结构针肋散热器(图1和图2)，解决了针肋散热器制造难度大的问题。

图1 纺织结构针肋散热器

图2 纺织结构针肋成形示意

针肋均匀性和底部平整度是衡量纺织结构针肋散热器散热性能优劣的关键指标，它们主要受原料、织物组织和织造工艺等因素影响。本文选择了3种织物组织进行上机织造，仅讨论织物组织对纺织结构针肋散热器针肋均匀性和底部平整度的影响。

1 试验设计

1.1 试验原料和起圈片尺寸

试验所用原料和起圈片尺寸参数如表1所示。

表1 原料和起圈片尺寸参数

1.2 织物组织

3种纺织结构针肋散热器的织物组织如图3所示，其中：图3(a)的地组织为3上1下斜纹，每形成1排针肋引入1根纬纱，针肋绒根由1根纬纱夹持；图3(b)的地组织为1上3下斜纹，每形成1排针肋引入2根纬纱，针肋绒根由2根纬纱夹持；图3(c)的地组织为联合接结双层组织，每形成1排针肋引入4根纬纱，针肋绒根也由2根纬纱夹持。

1.3 上机参数

3种纺织结构针肋散热器皆采用表2所示的上机参数进行织造。

(a) 3上1下斜纹地组织

(b) 1上3下斜纹地组织

(c) 联合接结双层地组织

表2 上机参数

2 结果与分析

图4为3种织物组织所得纺织结构针肋散热器的针肋照片。

从图4可以看出：采用3上1下斜纹地组织的纺织结构针肋散热器[图4(a)]的针肋高度和形状参差不齐,部分针肋凸出、形状杂乱，只有部分针肋形状均匀呈倒V形；采用1上3下斜纹地组织[图4(b)]和联合接结双层地组织[图4(c)]的纺织结构针肋散热器与采用3上1下斜纹地组织[图4(a)]相比，针肋均匀性和整齐度有很大改善，针肋高度基本一致，且基本为倒V形，针肋无凸出和形状杂乱状况。

图5为3种织物组织所得纺织结构针肋散热器的底部照片。

(a) 3上1下斜纹地组织

(c) 联合接结双层地组织

(a) 3上1下斜纹地组织

(b) 1上3下斜纹地组织

(c) 联合接结双层地组织

从图5可以看出：采用3上1下斜纹地组织的纺织结构针肋散热器[图5(a)]的底部凹凸不平，个别针肋绒根凸出或凹陷，底部孔隙大小不均匀；采用1上3下斜纹地组织的纺织结构针肋散热器[图5(b)]与图5(a)相比，底部平整度有所改善，针肋绒根凹凸不明显，但底部孔隙仍明显不均匀；采用联合接结双层地组织的纺织结构针肋散热器[图5(c)]底部平整度最好，且无针肋绒根凹凸现象，底部孔隙大小基本均匀。

究其原因在于：

(1) 采用3上1下斜纹地组织[图3(a)]进行上机织造，每形成1排针肋引入1根纬纱。铜丝绞经扭绞成针肋时张力较大，故1根纬纱在钢筘的打纬作用下将1排针肋推向织口时所受阻力较大，打纬结束后纬纱会出现明显的反拨，使得纬纱对刚刚形成的1排针肋的夹持作用减弱。接着织下一纬，绞综全部提起，其带动铜丝绞经提起。由于上一纬对针肋的夹持作用小，加之铜丝刚度较大，故绞综提起时上一纬或上几纬形成的针肋会部分被拨动，造成针肋高度不匀、绒根凹凸不平。

(2) 采用1上3下斜纹地组织[图3(b)]进行上机织造，每形成1排针肋引入2根纬纱。第1根纬纱在打纬的作用下虽存在纬纱反拨问题，但下一纬时因绞综并未变化，故在引入第2根纬纱并经打纬后，可将形成的针肋基本稳定在织口，绒根由2根纬纱夹持，固定作用较强。这样在下一纬绞综提起时，已经形成的针肋不易被带动或拨起。所得纺织结构针肋散热器的针肋均匀性[图4(b)]和底部平整度[图5(b)]有明显改善，底部凹凸已不明显，只个别针肋绒根有凸出底部。

(3) 采用联合接结双层地组织[图3(c)]进行上机织造，每形成1排针肋引入4根纬纱，绒根同样由2根纬纱夹持，夹持作用同图3(b)，因此针肋均匀性与采用1上3下斜纹地组织的纺织结构针肋散热器[图4(b)]一样，无明显差别。但由于采用了联合接结双层地组织，针肋绒根被浮长线覆盖并托住，故针肋绒根不易凸出，所得纺织结构散热器针肋更均匀、底部更平整。

3 结论

织物组织对纺织结构针肋散热器的针肋均匀性和底部平整度有较大影响。采用1根纬纱夹持针肋绒根时，针肋成形杂乱不匀；采用2根纬纱夹持时，针肋成形良好；采用联合接结双层地组织时，针肋绒根被浮长线覆盖并托住，可保持针肋成形良好，并能有效改善底部平整度。

[1] 宋威.电子器件风冷散热系统的流动与传热性能研究[D].武汉：华中科技大学，2011.

[2] 李庆友，王文，周根名.电子器件散热方法研究[J].电子器件，2005,28(4):937-941.

[3] 卢兰兰.纺织结构针肋散热器研发[D].上海：东华大学，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，在读硕士研究生，主要研究方向为功能纺织品的设计与制造

李毓陵，E-mail：lyl@dhu.edu.cn

TN305.94,TN605

A

1004-7093(2016)09-0037-04