[實(shí)用新型]微通道與納米棒陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821447470.2
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN208983904U
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周文斌;胡學(xué)功;何雨
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 李坤

本實(shí)用新型提供一種微通道與納米棒陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)，該微通道與納米棒陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括：微通道結(jié)構(gòu)以及納米棒陣列結(jié)構(gòu)；微通道結(jié)構(gòu)設(shè)置在基板上，用于提供高滲透率；納米棒陣列結(jié)構(gòu)，設(shè)置在微通道結(jié)構(gòu)的表面，用于提高微通道結(jié)構(gòu)的毛細(xì)壓力；其中，微通道結(jié)構(gòu)中的微通道包括N條，N條微通道并列設(shè)置，N≥1。通過在微通道結(jié)構(gòu)的表面原位生成特定的納米棒陣列結(jié)構(gòu)，提高了表面微納米尺度下的粗糙度，在顯著提高原始微通道結(jié)構(gòu)的毛細(xì)壓力的同時維持了微通道結(jié)構(gòu)自身的高滲透率，表面微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)特性的協(xié)同效應(yīng)使得微通道與納米棒陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有很高的毛細(xì)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微流體管理及相變傳熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微通道與納米棒陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

毛細(xì)壓力驅(qū)動的液體流動和氣液相變現(xiàn)象普遍存在于自然界和工業(yè)過程中，在許多應(yīng)用中表現(xiàn)出非常重要的作用，比如海水脫鹽和淡水純化、微流體管理、高效的熱質(zhì)傳遞，尤其是高功率密度電子器件冷卻。被動式的兩相傳熱器件，如熱管、毛細(xì)微槽蒸發(fā)器、蒸汽腔等，能有效解決制約當(dāng)今電子工業(yè)發(fā)展的熱管理瓶頸問題，具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的部件是這些器件的核心部件，其毛細(xì)性能決定了兩相傳熱器件的最大取熱能力。在評價毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)性能時，需要綜合考慮毛細(xì)壓力和滲透率這兩個因素

近些年，具有優(yōu)異毛細(xì)性能的開放式微通道結(jié)構(gòu)受到了巨大關(guān)注，其通道的結(jié)構(gòu)尺寸為幾十到幾百微米，他們優(yōu)異的毛細(xì)性能主要是歸因于大的滲透率，比如他們的滲透率比傳統(tǒng)的燒結(jié)金屬粉末形成的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)要大兩個數(shù)量級。這些微通道毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)性能還有很大的提升空間，主要是因?yàn)槲⑼ǖ辣旧淼拿?xì)壓力不夠大。最近，研究者通過在微通道內(nèi)增加燒結(jié)金屬粉末多孔涂層、微柱結(jié)構(gòu)、凹坑結(jié)構(gòu)等方法去改善原始微通道結(jié)構(gòu)的毛細(xì)性能，獲得了一些進(jìn)展。

然而，在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有研究中的改進(jìn)方法有些對微通道結(jié)構(gòu)毛細(xì)壓力的提升幅度不大，有些會使得微通道固有的高滲透率變小，因此從整體而言，限制了微通道毛細(xì)性能的進(jìn)一步提高。此外，這些改進(jìn)方法有的涉及較復(fù)雜的制備流程，有的加工成本較高，因此也不利于實(shí)際應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

基于上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種微通道與納米棒陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中的改進(jìn)方法對微通道結(jié)構(gòu)毛細(xì)壓力的提升幅度不大，有些會使得微通道固有的高滲透率變小，并且制備流程復(fù)雜，成本較高的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本實(shí)用新型提供一種微通道與納米棒陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括：微通道結(jié)構(gòu)，設(shè)置在基板上，用于提供高滲透率；以及納米棒陣列結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述微通道結(jié)構(gòu)的表面，用于提高所述微通道結(jié)構(gòu)的毛細(xì)壓力；其中，所述微通道結(jié)構(gòu)中的微通道包括N條，N條所述微通道并列設(shè)置，N≥1。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述納米棒陣列結(jié)構(gòu)中：納米棒的直徑介于5nm至900nm之間，所述納米棒的長度介于100nm至50μm之間。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述微通道的橫截面為矩形、梯形、三角形或圓弧形。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，其中：所述微通道的寬度介于10μm至950μm之間；所述微通道的深度介于10μm至2000μm之間；兩相鄰所述微通道的間距介于20μm至2000μm之間。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述基板為鋁、鋁合金、銅、銅合金、半導(dǎo)體、陶瓷或氧化物中的至少一種。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述納米棒陣列結(jié)構(gòu)為鋁納米棒陣列結(jié)構(gòu)、鋁化合物納米棒陣列結(jié)構(gòu)、銅納米棒陣列結(jié)構(gòu)、銅化合物納米棒陣列結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體納米棒陣列結(jié)構(gòu)、陶瓷納米棒陣列結(jié)構(gòu)或氧化物納米棒陣列結(jié)構(gòu)中的至少一種。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供的微通道與納米棒陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有以下有益效果：