多孔槽复合吸液芯制备及毛细性能研究

本文通过采用电化学沉积方法,在铜沟槽管内表面制备得到多孔槽复合吸液芯。利用SEM对复合吸液芯进行微观形貌分析,并搭建吸液芯毛细性能测试平台,探究了电解液溶度对复合吸液芯毛细性能的影响。结果表明,电化学沉积制备的复合吸液芯毛细性能均优于沟槽吸液芯,其中电解液溶度为0.03mol/L时,复合吸液芯的毛细性能最好,毛细上升高度为46.5 mm,与沟槽吸液芯相比,毛细上升高度提升了52.3%。     

激光制备微热管复合沟槽吸液芯及毛细压力验证

吸液芯结构是微热管的重要组成部分,其对微热管传热性能起到关键作用。目前,随着微热管的微型化,多种新型吸液芯结构相继提出,有效的拓宽微热管的应用领域。激光刻蚀法已成为制备微热管微型沟槽的高效可行法。借助激光刻蚀技术优势制备出微热管复合沟槽吸液芯,分析复合沟槽结构具有良好的表面质量;然后建立复合沟槽吸液芯毛细压力轴向分布数学模型,得出微热管内毛细压力沿轴向分布情况,证明复合沟槽提供较大的毛细压力,从而具有优异的传热性能。     

微小型毛细泵环热控制系统及其制造技术

针对当前微电子芯片高热流密度问题,设计一种微小型毛细泵吸环路(Capillary pumped loops,CPL)热控制系统。介绍制造该微小型CPL的方法：采用犁切—挤压成形微沟槽翅结构和刨削成形整体式翅片散热片,毛细吸液芯则采用商用多孔泡沫金属或丝网材料。该微小型CPL系统由蒸发器、冷凝器、蒸汽联管、液体联管以及液体工质组成。蒸发器中含有多尺度多维交错互通微沟槽翅强化沸腾结构,冷凝器为微沟槽翅结构与翅片散热片组成的复合结构,可有效提高系统蒸发冷凝效率。整个系统利用工质蒸发冷凝相变传热,通过毛细泵吸作用和蒸发气体压力保证循环,依靠饱和毛细芯对气体的阻碍作用保证工质的单向流动,无需机械泵和阀控制。     

颗粒形貌及表面润湿性对毛细芯及环路热管性能的影响

利用粒径63.5μm的球形铜粉和66.0μm的枝状铜粉烧结了两种不同结构的环路热管(Loop heat pipe,LHP)毛细芯,并采用H2O2化学氧化方法对毛细芯进行了润湿性改进处理,试验分析了颗粒形貌和润湿性对毛细芯的吸液性能以及LHP换热性能的影响规律。结果表明,与球形颗粒毛细芯相比,工质在枝状颗粒毛细芯内具有较快的爬升速率。对于改性前的亲水毛细芯,蒸馏水在枝状颗粒毛细芯内爬升18.0cm所用时间降低了约85.0s,且枝状颗粒毛细芯的总吸液质量较大,为球形颗粒毛细芯吸液量的2.0倍。毛细芯经H2O2氧化后表层生长出纳米级的片状结构,增强了毛细芯的亲水性,吸液性能得以提高。热性能试验结果显示,与球形颗粒毛细芯LHP相比,枝状颗粒毛细芯LHP的运行温度较低。在加热功率为280W时,运行温度降低了7.6℃。     

V型毛细微沟槽犁切-挤压成形试验研究

采用犁切—挤压一次成形加工工艺,在0.5mm厚的铜带表面加工出V形毛细微沟槽结构。对所加工的V型微沟槽进行电镜扫描,观察其特征,并用显微镜测量其几何参数。分析了不同加工参数和刀具结构参数对沟槽翅高和槽深度的影响。研究结果表明:在V型微沟槽成形过程中,受到加工参数和刀具结构参数的联合影响。     

平板热管沟槽吸液芯结构刻蚀制造研究进展

平板热管因传热面积大、性能高、几何形状自适应性强等优点,在高热流密度电子器件散热领域得到广泛应用。电子器件的高性能、集成化、小型化发展促使平板热管趋向于超薄化,结构稳定、质量轻、尺寸小的沟槽吸液芯结构平板热管成为解决电子芯片在有限空间内散热难题的首选方案。传统的沟槽加工工艺成本较高、沟槽加工尺寸受限,而刻蚀技术具有加工效率高、可加工结构尺寸范围广等优势,逐渐成为平板热管沟槽吸液芯结构的主要加工方法。详细介绍平板热管的类型和应用,以及不同刻蚀加工工艺的特点,重点综述目前国内外关于平板热管沟槽吸液芯结构刻蚀制造的研究进展,分析讨论沟槽吸液芯结构在刻蚀制造过程中存在的问题,并进行科学预测与展望。     

面向薄膜沸腾传热的仿生拓扑表面毛细传输研究

为提高表面结构毛细极限，强化毛细供液薄膜沸腾传热性能，通过纳秒脉冲激光加工的熔凝和相爆炸效应在金属钛表面加工出具有微颗粒结构的微沟槽阵列，并采用基于敞式微沟槽流阻模型修正的毛细传输特性系数进行毛细传输能力表征。研究结果表明，纳秒脉冲激光加工的微颗粒结构显著提高了微沟槽超亲液性和工质毛细传输能力；毛细传输特性系数随微沟槽宽度减小而增大，且在沟槽底部加工次级微沟槽可获得仿红瓶子草绒毛的跨尺度超亲液分层微沟槽阵列，形成独特分层毛细传输模式，进一步提高毛细极限。     

平板式微小型毛细泵环实验研究

针对电子器件对散热系统小型化的要求,提出一种平板式微小型毛细泵环(CPL)蒸发器结构,该蒸发器由沸腾腔和吸液腔两个腔室组成,沸腾腔内利用纵横犁削挤压成型出微结构作为沸腾强化点,吸液腔内布满多孔材料作为毛细芯.通过实验发现:该CPL对变功率工况有很好的适应性;采用适当小功率启动可以避免加热器件温度骤升;小功率下以酒精作为工质的CPL具有较小热阻,而水更适用大功率器件的散热;采用低导热系数材料烧结而成的毛细芯将具有稳定CPL系统的作用.     

冰模板法制备仿生双孔径-定向孔隙毛细芯的结构和性能

使用不同固相含量水基镍粉浆料,通过冰模板法在不同冷冻温度和不同烧结温度下制备了仿木质部孔隙结构的毛细芯,观察了其微观孔隙结构,研究了固相含量、冷冻温度对毛细芯孔隙结构和性能的影响。结果表明:冰模板法制备的新型毛细芯具有植物木质部特有的定向孔隙,孔隙具有双孔径,呈有序排列的蜂窝状;随着固相含量增加,毛细芯孔壁厚度增加、孔径减小、孔隙率及渗透率降低;随着冷冻温度降低,孔隙率基本不变、孔径减小、渗透率降低;与传统方法烧结的毛细芯相比,冰模板法制备的毛细芯具有更大的孔隙率及渗透率。     

镍铝青铜合金仿生表面的砂带磨削及其降噪特性

针对镍铝青铜合金材料难以加工出仿生沟槽表面从而提高其降噪性能的问题,利用金字塔砂带和空心球砂带在镍铝青铜合金材料表面上磨削出仿生沟槽,并搭建配套试验平台来对镍铝青铜合金材料表面进行仿生沟槽结构的磨削加工。提取了磨削表面的特征,据此进行流体噪声计算,对比分析了金字塔砂带磨削出的仿生表面和空心球砂带磨削出的仿生沟槽表面的噪声性能,结果显示：金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为18.07 dB,空心球砂带磨削出的不规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为37.6 dB。试验中,两种砂带磨削加工后的镍铝青铜合金表面均具有仿生沟槽结构,且金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面具有更好的水下降噪性能。     

微拱形阵列导光板快速热压成型与微光学应用

微透镜阵列热压精密成型需要时间保温,生产效率较低。因此,提出在模芯加热表面的微沟槽阵列上对聚合物导光板进行热压,使工件热变形的微米尺度表面层流入微沟槽空间内,快速形成微拱形透镜阵列,而保证工件主体不变形。目的是实现高效率和低能耗的微光学透镜阵列热压成型加工。首先,针对导光板表面的微阵列结构和尺寸分析其微光学性能;然后,使用微磨削技术在模芯表面加工出高精度和光滑的微沟槽阵列结构;最后,研究微拱形阵列的快速精密成型工艺及微光学应用。微光学分析显示,微阵列的高度和分布密度对出光面的光照度影响较大。热压工艺实验结果表明,采用深度为104μm和角度为121°的微沟槽阵列模芯,在12 MPa的压力和110℃的温度下,可以在3s内将高度为50μm的3D微拱形阵列导光板快速精密热压成型。本文方法制作的87mm×84mm的导光板,与市面具有2D点阵且高度为8.2μm的丝网印刷导光板相比,光照度提高了21%,光照均匀度提高了27%。本文研究将促进微光学精准设计和制造在LED照明产业的应用。     

泡沫铝夹芯结构的研究现状及发展方向

泡沫铝夹芯件是一种复合结构,由泡沫铝芯及外层的致密金属通过各种连接方式所组成,其形状各异且具有比单纯泡沫铝更加优异的性能。文中综述了国内外泡沫铝夹芯结构的性能特点,其中包括作者的相关部分研究成果,介绍了泡沫铝夹芯结构应用现状,讨论了它的制备方法并对其发展前景进行展望。     

锥形毛细芯平板热管传热特性研究

随着机械电子设备的不断发展,热管理问题面临越来越严重的挑战,为解决此问题,根据仿生学原理,以天鹅绒竹芋表面微观凸起结构为设计依据,以纳米尺度铜粉为材料烧结制备锥形毛细芯,构造新型平板热管,并以去离子水为工质对其热性能进行研究。研究加热功率、平板热管放置角度及毛细芯氧化与未氧化等因素对平板热管传热特性的影响。结果表明,由于锥形毛细芯多尺度孔隙结构的存在,不仅实现蒸汽从大尺度孔隙逸出,液体从小孔隙吸入,而且缩短了液体流动路径,减小了流动阻力,同时扩大了换热面积,因此大大提高了平板热管的传热性能。锥形毛细芯平板热管具有较好的传热性能及抗重力特性。毛细芯经氧化处理后可显著减小平板热管的换热热阻,提高平板热管的传热性能,在热流密度为107.1 W/cm2时,其总热阻最小值为0.079 K/W。     

薄带表面微沟槽多齿犁削成形装置的设计

设计了一种薄带表面微沟槽多齿犁削成形装置,通过牵引机构和张紧机构将薄带预张紧,牵引下轮带动薄带前进过程中利用上下两把多齿犁削刀具在其表面加工出多条平行的微沟槽,加工过程中并不产生切屑,微沟槽两侧形成波纹状的翻边结构.微沟槽多齿犁削成形方法可以实现快速加工,并且降低加工成本,有利于微通道薄片在层叠式微反应器中的推广应用.     

热虹吸热管爆破试验分析

<正> 前言热管是一种结构简单、无运转部件、工作可靠、使用寿命长、传热效率极高的新型传热元件。按结构不同,可分为吸液芯热管和热虹吸热管。两者工作原理基本相同,所不同的是工质冷凝液回归方法:前者依靠吸液芯的毛细怍用,而后者依靠液体的重力。     

孔-槽沸腾强化结构的犁切-挤压试验研究

基于犁切-挤压加工方法,在2mm厚的铜板表面进行交错犁切-挤压加工,以加工具有孔-槽特征的沸腾强化结构。试验发现犁切-挤压的深度和进给量是影响结构成形的主要加工参数,以0.8mm和1.2mm为一次犁切-挤压的深度和进给量,并以1.68mm为二次犁切-挤压进给量时,加工出具有孔-槽特征的沸腾强化结构。     

热虹吸热管爆破试验分析

前言热管是一种结构简单、无运转部件、工作可靠、使用寿命长、传热效率极高的新型传热元件。按结构不同,可分为吸液芯热管和热虹吸热管。两者工作原理基本相同,所不同的是工质冷凝液回归方法:前者依靠吸液芯的毛细作用,而后者依靠液体的重力。热虹吸热管制作较为简便,成本较低,传输热量大,应用较多。热管用作换热器、     

多孔丝网作两相毛细泵环毛细芯的研究

建立了一套毛细泵环路热管及其性能测试系统,采用不同多孔丝网构成了3种毛细芯,在以水为工质的毛细泵环路热管运行中做了实验.实验表明复合芯的热阻比单一丝网的热阻小8%,复合芯的传热极限比单一丝网的传热极限高3% .因此丝网毛细芯的结构对CPL传热性能有较大影响,采用复合毛细芯可以得到较好的传热性能.     

铜纤维烧结毡毛细芯结构毛细泵环的性能研究

毛细芯是毛细泵环的关键部件,其结构直接影响毛细泵环的传热性能.采用铜纤维烧结毡作为CPL的毛细芯,设计与制造了一种小型CPL及其性能测试系统,通过改变工质灌注量和毛细芯孔隙率实验研究对CPL传热性能的影响规律.结果表明:以乙醇为工质,在灌注量20mL条件下可使该CPL运行状态良好,工质灌注量过多或过少都会降低其传热性能;当烧结毡孔隙率在(70～95)%范围内时,CPL的系统热阻随孔隙率的增大先变小后变大,当孔隙率为80%时其系统热阻最小,该CPL传热性能达到最佳.     

铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应研究

为研究不同结构参数对质量相同、强度不同的两种铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应的影响，建立了铝蜂窝夹芯板受半球型落锤低速冲击的数值模型，并将有限元计算结果与试验结果进行对比，检验了模型的可靠性。在此基础上，对比研究了不同上下铝板厚度和不同蜂窝芯壁厚对两种铝蜂窝夹芯板在低速冲击下吸能效果的影响。结果表明：在质量相同的情况下，强度小、高度大的夹芯板在低速冲击下力-位移曲线更易出现双峰模式，增加蜂窝芯壁厚或是上下铝板厚度都会使第一次的峰值力增加，第二次峰值力降低；强度小、高度大的夹芯板蜂窝芯在低速冲击中吸能占比更多，强度大、高度小的则是上层铝板吸收的能量更多，前者的质量、体积比吸能更高；铝蜂窝夹芯板质量比吸能和体积比吸能与壁厚边长比、板厚芯高比均呈幂次关系。