[發明專利]一種交錯互通網狀多孔結構板及其制造方法與應用

有效

• 申請號: 201410360232.8
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104134807A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 夏宏榮;張仕偉;湯勇;袁偉;陸龍生
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及多孔結構板，尤其涉及一種交錯互通網狀多孔結構板及其制造方法與應用。

背景技術

目前，節約能源和有效利用自然資源成為全世界都在密切關注的話題。隨著科技的發展，電子電器產品的集成度越來越高，功率也不斷增加，各方面原因導致散熱問題更加突出，微尺度熱管理與熱質輸運已成為微電及光電器件能否可靠工作的關鍵。

上世紀80年代前人研究發現了一種孔槽結構，及微通道網狀結構。其主要由高導熱系數的硅材料構成。目前微通道網狀結構的加工方法主要為光刻蝕，化學腐蝕，電火花，薄片切割和微細銑削等等，但由于高昂的成本、冗長的制造周期，在推廣應用上仍面臨難題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種交錯互通網狀多孔結構板及其制造方法與應用；兼具多孔結構與交錯互通網狀結構的雙重優點，可以進一步強化熱質輸運效果，同時具備燒結工藝簡單，成本低，周期短等優點。

本發明通過下述技術方案實現：

一種交錯互通網狀多孔結構板，該結構板由兩層燒結板或三層燒結板燒結黏合而成。

所述兩層燒結板中的每層燒結板均開設有柵狀孔陣列，各層燒結板上的柵狀孔陣列的角度相互錯開。

所述三層燒結板中，其中有兩層燒結板分別開設有角度相互錯開的柵狀孔陣列，其中一層燒結板無柵狀孔。

燒結板的厚度為2mm～3mm，燒結板的銅粉粒徑為50um～100um，柵狀孔以及形成柵狀孔之間的肋片寬度均為1mm～2mm。

上述交錯互通網狀多孔結構板的制造方法如下：

(1)準備一平面石墨模具，將該模具分為上模1、中模2、下模3三部分，下模3通過線切割形成均勻分布的軸向凸起結構31，中模2內部中空，上模1采用平面石墨板；

(2)先將下模3水平放置，然后將中模2輕輕置于下模3上，使其包圍下模3的軸向凸起結構31，將粒徑為100um的銅球粉均勻填滿中模2與下模3形成的空腔內，填充時適時振蕩，使銅球粉充分填充；沿軸向凸起結構31軸向方向將上模1緊貼中模2上表面推入，將填充的銅球粉蓋實；

(3)然后將整個石墨模具置于燒結爐中燒結，并通入氫氣作為氣體保護，在800℃～900℃下，保溫30min～90min；

(4)待燒結爐冷至室溫，將上、中模取下，然后拔模，得到具有柵狀孔陣列的燒結板；

(5)最后將各燒結板的柵狀孔陣列角度錯開后疊加在一起，置于燒結爐中燒結，并通入氫氣作為氣體保護，在800℃～900℃下，保溫30min～90min，待燒結爐冷至室溫后取出，得到交錯互通網狀多孔結構板。

在燒結無柵狀孔陣列的燒結板時，下模3的表面為平面結構。

上述交錯互通網狀多孔結構板應用于電子電器產品換熱器中或者應用于直接甲醇燃料電池中作為流場板。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

本發明專利的交錯互通網狀多孔結構板，兼具多孔結構與交錯互通網狀結構的雙重優點，可以進一步強化熱質輸運效果。

本發明的交錯互通網狀多孔結構板的截面面積、厚度、孔隙率、孔徑、滲透率等參數能有效地被控制和調節，無論用在蒸發器、換熱器或者燃料電池中均具有高可控性；

本發明制造工藝簡單，采用石墨為模具，脫模比較容易，不易損壞金屬粉末結構，操作便捷，生產成本低。

本發明的交錯互通多孔結構板作為流場板，應用于被動式直接甲醇燃料電池中，可有效地緩解了甲醇的穿透問題，提高了被動式直接甲醇燃料電池的阻醇性能和燃料利用率，可適用于高濃度甲醇進料；

本發明的結構板具有交錯互通微通道，應用于被動式直接甲醇燃料電池中，可管理CO2的排放，防止二氧化碳集聚阻塞甲醇供料，提高電池性能。

附圖說明

圖1為本發明兩層燒結板燒結黏合前結構示意圖；

圖2為圖1燒結黏合后結構示意圖；

圖3為本發明三層燒結板燒結黏合前結構示意圖；

圖4為圖3燒結黏合后結構示意圖；

圖5是將銅球粉均勻填滿中模2與下模3形成的空腔內的示意圖；

圖6是石墨模具的剖面圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖1至圖4所示。本發明交錯互通網狀多孔結構板，由兩層或三層燒結板燒11經過再次燒結結黏合而成。

兩層燒結板燒，主要用作換熱板，可增加比表面積，同時柵狀孔陣列利于氣泡溢出，具有優良的沸騰強化性能。