1963年美國(guó)的喬治格羅佛(George Grover)發(fā)明了熱管，至今熱管技術(shù)仍是人類發(fā)明熱傳導(dǎo)的最好技術(shù)。雖然近來納米石墨及石墨烯技術(shù)成為“網(wǎng)紅”，但是其傳熱能力仍無法與熱管相比。

熱管技術(shù)已經(jīng)發(fā)明了近60年，其主要工業(yè)應(yīng)用，也只有工業(yè)換熱器及電子散熱器領(lǐng)域應(yīng)用。由于芯片等電子器件的高散熱要求，才將熱管技術(shù)帶入到電子散熱領(lǐng)域。

現(xiàn)有的電子散熱應(yīng)用中，最多使用熱管技術(shù)的是手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，99%的銷售的手機(jī)使用熱管技術(shù)；其次９０％的筆記本電腦使用了熱管技術(shù)，主要是利用了熱管可以高效快速的進(jìn)行熱量的傳遞，將ＣＰＵ的熱能通過熱管，快速的傳遞到翅片部位進(jìn)行散熱，同樣在其他的電子產(chǎn)品領(lǐng)域，也逐漸采用熱管技術(shù)。

作為主體的傳熱技術(shù)，熱管已經(jīng)成為手機(jī)等電子器件熱管理的主要材料，近年發(fā)明的納米石墨及石墨烯，也是作為“配角”，僅作為界面材料被應(yīng)用。因而，“熱管加石墨”成為移動(dòng)設(shè)備電子散熱的主導(dǎo)技術(shù)。2019年，已經(jīng)成為了手機(jī)行業(yè)的散熱的標(biāo)配。

既然熱管技術(shù)代表了人類的最高的傳熱水平，為何沒有廣泛地應(yīng)用于能源的傳輸和交換呢？

煤、石油、天然氣，為人類提供了能源的來源，將以上儲(chǔ)存的能源，以熱能的方式進(jìn)行釋放，就是人類使用能源的方式。

電力被人類發(fā)明來進(jìn)行傳輸，既可以傳輸熱能，也可以傳輸信息。

能源的使用的方式，就需要采用熱能的方式。既然熱管是人類發(fā)明的最好的傳熱、換熱技術(shù)，但是熱管發(fā)明了60年，也僅僅在有限的熱能交換以及電子散熱領(lǐng)域進(jìn)行使用。其主要的原因在于，喬治格羅佛(George Grover)發(fā)明的熱管技術(shù)，存在很多的技術(shù)缺陷，因而也無法使用熱管組合成為能源互聯(lián)網(wǎng)，來完成熱能的傳輸、控制、使用。

我們把喬治格羅佛(George Grover)發(fā)明的熱管技術(shù)，稱為第一代熱管技術(shù)，第一代熱管是如何實(shí)現(xiàn)高效的傳熱呢？

熱管基本上由三部分組成：殼體、傳熱工作介質(zhì)、導(dǎo)熱芯組成；

殼體：通常為金屬，在電子散熱領(lǐng)域，通過使用銅管；

傳熱工作介質(zhì)：液體的工作介質(zhì)，通常為純凈水；

導(dǎo)液芯：在殼體內(nèi)部設(shè)置的器件，促進(jìn)液體的流動(dòng)；

第一代熱管的傳熱原理：氣液相變?cè)恚?/p>

液體的工作介質(zhì)吸收熱能后成為氣體，氣體在殼體內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)，流動(dòng)到殼體的冷凝端，釋放熱量成為液體，液體再回到蒸發(fā)端，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)傳熱。

因而，熱管的傳熱是工作介質(zhì)采用液體相變?yōu)闅怏w的相變傳熱。

工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的熱管換熱器

電子散熱（手機(jī)、電腦等電子器件）使用的熱管

電子散熱（手機(jī)、電腦等電子器件）使用的散熱板式熱管

以上基本是第一代熱管工業(yè)應(yīng)用的使用方式。

因而，第一代熱管的主要技術(shù)限制為：

1、殼體單一：殼體基本為一個(gè)金屬管，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的是碳鋼管，在電子散熱領(lǐng)域是銅管。

2、腔體單一：熱管的腔體是工作介質(zhì)可以運(yùn)動(dòng)的空間，對(duì)于管狀物體，就是金屬管內(nèi)壁組成的空間。

3、無法連接：由于熱管生產(chǎn)過程需要對(duì)腔體進(jìn)行抽真空，因而熱管是一個(gè)密封的腔體，外部的空氣無法進(jìn)入到腔體內(nèi)。因而熱管的使用，主要是單個(gè)熱管或多個(gè)熱管的并聯(lián)放置，因而無法進(jìn)行熱管的連接傳熱。

5、無法長(zhǎng)距離傳輸：由于熱管無法連接，因而無法使用熱管進(jìn)行長(zhǎng)距離的傳熱。

6、無法控制：由于熱管腔體是密閉的，液體和氣體在腔體內(nèi)的流動(dòng)是無法控制的，因而只能按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行換熱。

7、應(yīng)用方式的限制：由于熱管是液氣相變傳熱，液體需要回流到蒸發(fā)端，因而熱管的使用限制在于熱管的使用位置必須提供液體回流的重力場(chǎng)，否則液體無法回流到蒸發(fā)端，從而無法實(shí)現(xiàn)循環(huán)的傳熱。這是很多設(shè)計(jì)人員的誤區(qū)，因而有些設(shè)計(jì)的熱管方案，由于沒有考慮到此技術(shù)問題，因而熱管無法正常使用。

8、安全及爆炸的危險(xiǎn)：在持續(xù)給熱管加熱，但是熱管的冷凝端不能將熱能釋放時(shí)，由于熱管內(nèi)部的氣體持續(xù)的溫度增加，造成熱管內(nèi)的壓力持續(xù)增加，當(dāng)腔體內(nèi)部的壓力，高于殼體可以承載的壓力時(shí)，熱管將產(chǎn)生爆炸。有研究熱管的“大俠”，沒有考慮熱管內(nèi)部的壓力，因而發(fā)生熱管爆炸，造成炸掉胳臂，更有人可能失去生命。

由于第一代熱管存在以上的問題，因而熱管自被發(fā)明以來，僅僅在工業(yè)換熱器及電子散熱領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，還沒有進(jìn)入到核心的能源領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。因而，第一代熱管技術(shù)的缺陷和應(yīng)用限制，使得熱管技術(shù)只能在少數(shù)的工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。

這就是如同發(fā)明計(jì)算機(jī)初期，僅僅可以獨(dú)立的運(yùn)行，無法進(jìn)行連接成為網(wǎng)絡(luò)。因而，需要更進(jìn)一步的發(fā)明，使得熱管也可以如同計(jì)算機(jī)一樣，可以連接和組合成為熱能的互聯(lián)網(wǎng)，從而可以真正的使用熱管技術(shù)，來完成能源的直接傳輸。

40年（2003年-2007年）后，中國(guó)的李建民發(fā)明了第二代及第三代熱管，克服了第一代熱管的技術(shù)缺陷，實(shí)現(xiàn)了可以用熱管來組成熱能互聯(lián)網(wǎng)。

第二代熱管及第三代熱管，由工作介質(zhì)、結(jié)構(gòu)（殼體結(jié)構(gòu)、腔體結(jié)構(gòu)）、功能、生產(chǎn)方法等核心專利技術(shù)組成。

第二代、第三代熱管的結(jié)構(gòu)特征為：

1、結(jié)構(gòu)的發(fā)明：通過殼體結(jié)構(gòu)、腔體結(jié)構(gòu)的發(fā)明，使得熱管可以連接和組網(wǎng)，可以將熱管連接成為一個(gè)熱管網(wǎng)絡(luò)，從而使的熱管由單體的有限的應(yīng)用，發(fā)展到可以組合為熱能互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。

與傳輸信息的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)相對(duì)應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能源以熱能的方式進(jìn)行傳輸。

2、傳熱工作介質(zhì)：由第一代的單質(zhì)或簡(jiǎn)單混合，發(fā)展到混合物及化合物以及流態(tài)化、多相化、超臨界化組成的工作介質(zhì)。

3、生產(chǎn)方式：由傳統(tǒng)的抽真空法、熱排法生產(chǎn)第一代熱管，發(fā)明了冷排法、福在熱管生產(chǎn)方法（熱網(wǎng)法）等生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)了第二代及第三代熱管的生產(chǎn)。

4、實(shí)現(xiàn)的整體的功能：

第一代熱管：可實(shí)現(xiàn)小于100%的效率傳輸熱能；其結(jié)構(gòu)單一，只能為管狀等單一結(jié)構(gòu)的腔體。因而也稱為單體熱管。

第二代熱管及第三代熱管：在傳輸熱能的過程中，不僅沒有熱能的損耗，還可以實(shí)現(xiàn)超過100%效能的實(shí)現(xiàn)熱能的傳輸。

第二代熱管主要由混合物工作介質(zhì)及化合物工作介質(zhì)組成，其結(jié)構(gòu)為可連接、整體、曲面等殼體及腔體組成，與計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)相比，采用以上的工作介質(zhì)及結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)局域的連接，因而第二代熱管，也稱為局網(wǎng)熱管。

第三代熱管由流態(tài)化、多相化、超臨界化等工作介質(zhì)組成，熱管的結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通腔體、網(wǎng)絡(luò)可連接腔體組成的復(fù)雜熱管，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連通，可以對(duì)熱能進(jìn)行大規(guī)模、長(zhǎng)距離、大數(shù)量的傳輸及控制，因而也成為全網(wǎng)熱管。

局網(wǎng)熱管及全網(wǎng)熱管都可以實(shí)現(xiàn)熱超導(dǎo)（沒有損耗地傳遞熱能）及熱增能（增加熱能的傳輸熱能）。

因而第一代熱管為單體熱管，第二代熱管為局網(wǎng)熱管，第三代為全網(wǎng)熱管。

這些技術(shù)的主要的專利如下，有興趣的人可以先預(yù)習(xí)一下，我們將在后期為大家講解。

下面是由李建民發(fā)明的第二、三代熱管的主要專利：

1、工作介質(zhì)專利（五個(gè)）

CN200510103325.3流態(tài)化傳熱的強(qiáng)化傳熱方法及流態(tài)化多相傳熱工作介質(zhì)

CN200510103326.8流態(tài)化多相強(qiáng)化傳熱方法及傳熱介質(zhì)

CN200710048829.9超臨界流體的流態(tài)化強(qiáng)化傳熱方法及其傳熱工作介質(zhì)和應(yīng)用

CN200710048831.6一種超臨界相變強(qiáng)化傳熱方法及其傳熱介質(zhì)及應(yīng)用

CN200710048828.4一種超超臨界強(qiáng)化流體傳熱方法及傳熱介質(zhì)

2、結(jié)構(gòu)專利（十個(gè)）

CN02276302.3熱管式導(dǎo)熱元件（熱管的可連接和可控制）2003年

CN03234095.8一種通用可連接熱管散熱器2003年

CN03234934.3通用熱交換組件2004年

CN03234072.9熱管式散熱器（整體熱管）

CN200410022243.1曲面熱管散熱器及其應(yīng)用方法

CN200410021804.6曲面熱管

CN200410040587.5復(fù)雜熱管熱控制器及其制造方法和應(yīng)用

CN200410040586.0復(fù)雜熱管及其制造方法

CN200410022450.7自主流體控制系統(tǒng)及其方法和應(yīng)用

CN200710048247.0太陽(yáng)花整體熱管散熱器

3、生產(chǎn)制造方法及設(shè)備（七個(gè)）

CN200410040586.0復(fù)雜熱管及其制造方法

CN200510022307.2冷排法傳熱元件制造方法及其傳熱元件和應(yīng)用

CN200510021448.2熱管器件制造設(shè)備及其應(yīng)用

CN200710048835.4一種多相熱驅(qū)動(dòng)傳熱元件及其工作介質(zhì)灌裝方法

CN200710048833.5一種單相熱驅(qū)動(dòng)傳熱元件及其工作介質(zhì)灌裝方法

CN201310573548.0一種用于蓄熱器換熱器的熱管再生系統(tǒng)及可再生熱管

CN201610476986.9一種可再生熱管