[發明專利]一種激光誘導多尺度微通道自組裝成形加工方法

有效

• 申請號: 202011293076.X
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112676770B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 周偉;姚海民;袁丁;褚旭陽;連云崧
• 申請（專利權）人: 廈門大學;香港理工大學深圳研究院
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳秀平

本發明公開了一種激光誘導多尺度微通道自組裝成形加工方法，首先在基板的上表面激光加工多道平行間隔設置的微槽和微結構，然后將基板固定于基體上形成板基復合結構，接著對板基復合結構施加單軸壓縮載荷驅使基板發生失穩變形，施加單軸壓縮載荷的力的方向與微槽的延伸方向垂直，基板失穩變形后呈波紋狀從而其表面形成多個微通道，最后將基板與基體分離，變形后的基板即為通過自組裝成形方法制備的具有多尺度效應的可強化傳質傳熱的微通道。上述發明具有制造過程簡單、成本低、可調控性強、效率高等特點。

技術領域

本發明涉及一種微通道成形加工方法，特別是涉及一種激光誘導多尺度微通道自組裝成形加工方法，屬于具有強化傳質傳熱性能的微通道發明及制造領域。

背景技術

隨著半導體微電子、航空航天和能源化工等領域技術的不斷發展進步，相關器件與設備的集成化程度越來越高，對其熱交換系統的尺寸、質量和能耗等參數提出了日益嚴苛的要求。微通道換熱器具有比表面積大、傳質傳熱性能高、質量輕、體積小巧、結構緊湊、易于一體化封裝等顯著優勢，設計制造高效強化換熱微通道是提升現有微通道換熱器、微反應器傳質傳熱性能的關鍵所在。現有微通道加工方法主要包括激光刻蝕、電火花加工、濕法/干法化學刻蝕、光刻加工、微細銑削等。上述加工方法普遍存在加工成本高、加工效率低的技術問題。因此，提出一種加工成本低、成形效率高的微通道成形方法具有重要現實意義。

發明內容

當板基體復合結構(板和基體組成)受到壓縮載荷作用時，一旦板所受應力達到臨界失穩載荷時，板發生失穩形變形成具有波紋特征的微通道群。然而，由于板和基體的材料屬性不同，直接在板/基體復合結構作用壓縮載荷時存在微通道波紋形狀不規則、成形壓力大等問題。本發明提出一種一種激光誘導多尺度微通道自組裝成形加工方法，該發明技術可解決直接壓縮板/基體制備波紋微通道存在微通道形狀不規則、成形壓力高的問題；同時該發明技術可一次性獲得多條形貌可控的波紋微通道，是一種批量化生產微通道的高效加工技術。本發明技術還可與微結構制造技術相結合，首先在二維平板表面加工微結構，再利用本發明所述的激光誘導失穩變形技術，可制備側壁具有復雜微結構的微通道。本發明提出的激光誘導微通道自組裝成形技術具有制造過程簡單、成本低、可調控性強、效率高等特點，是一種非常有前景有潛力的高性能微通道高效低成本加工方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種激光誘導多尺度微通道自組裝成形加工方法，首先在基板的上表面通過激光加工多道平行間隔設置的微槽和具有強化傳質傳熱的微結構，然后將板固定于基體上形成板基復合結構，接著對板基復合結構施加單軸壓縮載荷驅使基板發生失穩變形，施加單軸壓縮載荷的力的方向與微槽的延伸方向垂直，基板失穩變形后呈波紋狀從而其表面形成多個微通道，最后將基板與基體分離，變形后的基板即為具有多尺度效應的微通道。

本發明提供了一種微通道換熱器，包括底板和上蓋，所述底板頂面設有熱交換槽，微通道置于所述熱交換槽中，所述上蓋設置入水口與熱交換槽前部相通，所述底板設置出水口與熱交換槽后部相通。

本發明還提供了一種制氫微反應器，包括依次疊置在一起的前板、中板和后板，所述前板和中板之間形成蒸發腔，所述中板和后板之間形成反應腔，所述前板在對應于所述蒸發腔下部的位置上設置與外界連通的進料口，所述中板在對應于所述蒸發腔上部和反應腔上部的位置上設置連通所述蒸發腔和反應腔的過氣孔，所述后板在對應所述反應腔下部的位置上設置連通所述反應腔與外界大氣的出料孔，還包括呈波紋狀的微通道，所述微通道置于所述反應腔當中并且介于所述過氣孔和出料孔之間。

本技術方案與背景技術相比，它具有如下優點：

1.波紋狀微通道壁面上含有強化傳質傳熱的微結構；2、在基板上預先用激光加工微槽降低了基板的臨界失穩應力，可控得誘導了波紋狀微通道的成形；3本技術方案基于失穩變形成形機理，可一次性成形多條微通道，顯著提高加工效率、降低加工成本，具有制造過程簡單、成本低、可調控性強、效率高等特點，是一種非常高效低成本的微通道加工方法。

附圖說明