論文作者：華南理工大學(xué) / 鄧大祥

指導(dǎo)教師：湯勇《研究領(lǐng)域：表面功能結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造及其新能源/高效節(jié)能應(yīng)用》

微熱管、微通道換熱器等微尺度熱質(zhì)輸運(yùn)器件是解決高熱流密度器件散熱難題的理想選擇，在電子、航天、能源等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。如何實(shí)現(xiàn)其關(guān)鍵的熱質(zhì)輸運(yùn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、高效低成本制造并取得顯著的強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)性能，成為其高效散熱應(yīng)用的關(guān)鍵難點(diǎn)。為此，本文針對(duì)多孔層覆蓋溝槽、多孔層內(nèi)開(kāi)槽道兩種形式的槽道多孔結(jié)構(gòu)，開(kāi)展制造成形、結(jié)構(gòu)表征及強(qiáng)化熱質(zhì)輸運(yùn)特性的系統(tǒng)研究，獲得以下成果：

（1）通過(guò)犁切加工微溝槽、固相燒結(jié)粉末層制造出溝槽-粉末復(fù)合多孔結(jié)構(gòu)，為熱管提供了一種新穎的吸液芯形式。分析了微溝槽犁切擠壓成形機(jī)理，揭示了加工參數(shù)對(duì)其成形的影響機(jī)制。提出以電火花線(xiàn)切割加工的特殊“Ω”形石墨微凸臺(tái)為模板，以銅粉顆粒為原料，設(shè)計(jì)并燒結(jié)轉(zhuǎn)印加工出一種新型內(nèi)凹形多孔微通道，闡明了其成形規(guī)律，形成一種新的微通道加工方法，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)實(shí)體微通道向多孔微通道的有效拓展；

（2）測(cè)試表征了槽道多孔結(jié)構(gòu)的表面形貌及粗糙度、孔徑分布、潤(rùn)濕性能、熱傳導(dǎo)性能等關(guān)鍵物性參數(shù)，完善了相關(guān)熱物性數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試了槽道多孔結(jié)構(gòu)的氣、液滲透性能，證實(shí)了槽道結(jié)構(gòu)的引入對(duì)于燒結(jié)多孔結(jié)構(gòu)滲透性能的強(qiáng)化作用。

（3）系統(tǒng)研究了溝槽-粉末復(fù)合多孔吸液芯的毛細(xì)性能，首創(chuàng)提出一種毛細(xì)上升紅外熱像測(cè)試方法，為熱管吸液芯提供了定量、準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)紅外熱像法由傳統(tǒng)的熱測(cè)量向毛細(xì)流動(dòng)的應(yīng)用拓展。修正并改進(jìn)了文獻(xiàn)中毛細(xì)上升測(cè)量參數(shù)與毛細(xì)性能參數(shù)之間的理論關(guān)聯(lián)式。證實(shí)了復(fù)合多孔吸液芯的強(qiáng)化毛細(xì)性能作用，并探討了其內(nèi)在機(jī)理，揭示了制造參數(shù)對(duì)毛細(xì)性能的影響規(guī)律并獲得了優(yōu)選參數(shù)。

（4）制備了多孔微通道換熱器系統(tǒng)，系統(tǒng)研究了其單相對(duì)流、兩相沸騰傳熱傳質(zhì)性能，對(duì)比發(fā)現(xiàn)內(nèi)凹形多孔微通道在提高單相對(duì)流溫度均勻性、降低沸騰過(guò)熱度、強(qiáng)化沸騰傳熱、抑制沸騰非穩(wěn)定性等方面具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，并揭示了其強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)的內(nèi)在機(jī)理，掌握了微通道結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)流動(dòng)沸騰性能的影響規(guī)律。

論文研究成果為微尺度熱質(zhì)輸運(yùn)結(jié)構(gòu)的高效低成本加工提供了可行性的解決方案，為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新的思路，為其性能優(yōu)化提供了重要的理論依據(jù)，為推動(dòng)我國(guó)高熱流密度熱器件熱控制技術(shù)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。