[發(fā)明專利]一種環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯及其結(jié)合涂層制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711287065.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107935622B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾宇平;姚冬旭;王鋒;左開(kāi)慧;夏詠鋒;尹金偉;梁漢琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): C04B38/02
• 分類號(hào): C04B38/02;C04B38/06;C04B35/584;C04B35/64;C04B35/622
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明涉及一種環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯及其結(jié)合涂層制備方法，包括初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯，以及包覆于所述初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯外表面的至少一層氮化硅小孔層，所述初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯的孔隙率為60～90%、孔徑為10～200微米，所述氮化硅小孔層的孔隙率為40～60%、孔徑為0.1～1微米。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)路熱管用梯度多孔毛細(xì)芯及其制備方法，特別涉及采用涂層法制備氮化硅梯度多孔結(jié)構(gòu)毛細(xì)芯的方法。

背景技術(shù)

環(huán)路熱管作為高效的相變傳熱裝置，是電子元件和航天器件在恒定溫度下穩(wěn)定長(zhǎng)壽運(yùn)行的關(guān)鍵部件，而毛細(xì)泵主芯是環(huán)路熱管中最關(guān)鍵的部件之一。隨著相關(guān)儀器設(shè)備的功耗越來(lái)越大，對(duì)系統(tǒng)散熱和恒溫要求越來(lái)越高，現(xiàn)有的金屬毛細(xì)泵主芯在散熱及耐腐蝕等方面已不能滿足穩(wěn)定長(zhǎng)壽需求。另一方面，環(huán)路熱管用毛細(xì)芯既需要強(qiáng)大的毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力來(lái)循環(huán)工質(zhì)，也需要及時(shí)將產(chǎn)生的蒸汽轉(zhuǎn)移到蒸汽管道。因此，通過(guò)材質(zhì)上的改良和梯度多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化毛細(xì)芯性能顯得尤為重要。

環(huán)路熱管用毛細(xì)芯一方面需要強(qiáng)大的毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力來(lái)循環(huán)工質(zhì)，另一方面，毛細(xì)芯需要及時(shí)將產(chǎn)生的蒸汽轉(zhuǎn)移到蒸汽管道。因此對(duì)于毛細(xì)芯產(chǎn)品，在保證較高的孔隙率的條件下，既需要通過(guò)減小毛細(xì)孔徑提高毛細(xì)吸力，同時(shí)也期望具有較大的氣孔來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸汽的高效轉(zhuǎn)移。但是傳統(tǒng)毛細(xì)泵均為單一孔徑和孔隙率，難以同時(shí)滿足在提高毛細(xì)吸力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)蒸汽的高效轉(zhuǎn)移。而且傳統(tǒng)的壓制工藝只能制備一些形狀簡(jiǎn)單的毛細(xì)芯產(chǎn)品，且加工復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種力學(xué)性能良好和兼具大的毛細(xì)抽吸力和高的滲透率的功能性環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯及其制備方法。

一方面，本發(fā)明提供了一種環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯，包括初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯，以及位于包覆于所述初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯外表面的至少一層氮化硅小孔層，所述初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯的孔隙率為60～90％、孔徑為10～200微米，氮化硅小孔層的孔隙率為40～60％、孔徑為0.1～1微米。

本發(fā)明通過(guò)梯度孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備了一種外表面包覆至少一層有氮化硅小孔層的初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯，即環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯。本發(fā)明中氮化硅小孔層的40～60％、孔徑為0.1～1微米，使得所述氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯兼具大的毛細(xì)抽吸力(也就是說(shuō)，可實(shí)現(xiàn)高的毛細(xì)管力)。所述初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯的孔隙率為60～90％、孔徑為10～200微米，使得所述氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯具有高的滲透率，可實(shí)現(xiàn)媒介大通量傳輸。而且所述氮化硅大孔層和氮化硅小孔層層間結(jié)合良好，即氮化硅大孔層和氮化硅大孔層具有相互連通的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，可在具有良好力學(xué)性能的條件下，通過(guò)梯度結(jié)構(gòu)拓展了毛細(xì)芯的功能性(實(shí)現(xiàn)蒸汽的高效轉(zhuǎn)移)。

較佳地，所述氮化硅小孔層的厚度為0.1～1mm，以均衡實(shí)現(xiàn)大的動(dòng)力及通量。

較佳地，所述環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯的外形為圓柱形狀、碟狀、板狀或者平橢圓狀。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種結(jié)合涂層法制備上述環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯的方法，包括：

將氮化硅粉體、燒結(jié)助劑、凝膠劑、造孔劑加入到水中，球磨混合后，得到漿料，所述氮化硅粉體、燒結(jié)助劑、凝膠劑、造孔劑與水的質(zhì)量比為100：(0.5～10)：(0.1～5)：(0～20)：(20～300)；

將所得漿料以噴涂或涂覆的形式沉積在所述初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯的表面，再經(jīng)固化、干燥、燒結(jié)、加工，得到所述環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯。本發(fā)明采用氣相漿料沉積技術(shù)在所述初級(jí)氮化硅毛細(xì)芯的表面沉積氮化硅小孔層，再進(jìn)行加工，得到所述環(huán)路熱管用氮化硅梯度多孔毛細(xì)芯。

較佳地，所述噴涂的參數(shù)包括：噴頭直徑為0.8～1.8mm、壓力為0.2～0.8MPa、噴槍與實(shí)踐的距離為150～300mm。

較佳地，所述固化為在25～60℃下固化6～12小時(shí)；所述干燥為在80～150℃下干燥2～6小時(shí)。