[发明专利]一种液体定向运输的冷却流道结构及其加工方法

说明书

本发明公开的一种液体定向运输的冷却流道结构及其加工方法，所述冷却流道结构包括具有定向运输的微结构，所述具有定向运输的微结构包括基体、微沟槽结构、若干凸起；所述微沟槽结构在基体表面沿着液滴运输方向排布；所述凸起位于所述微沟槽结构中，相邻凸起相互层叠。所述的液体定向运输的冷却流道结构加工方法，包括以下步骤：步骤一、选定成型表面，对表面进行打磨；步骤二、使用印压成型压头在成型表面的基体上印压成型微沟槽结构和沟槽底部的凸起；步骤三、使用犁切挤压刀具切断沟槽底部凸起与沟槽侧壁的连接，将凸起修整为鸭嘴状倾斜凸起。

技术领域

本发明属于油冷电机研究领域及仿生微结构和精密微细制造领域，具体涉及一种液体定向运输的冷却流道结构及其加工方法。

背景技术

液体定向输运是指在没有外界能量输入的情况下，液体依靠自身的表面张力、拉普拉斯压力等实现无动力液体连续搬运。当液体滴加在固体表面时，由于液体四周受到相同的作用力，所以呈现扩散或者钉扎状态。当液体表面张力小于固体的表面能时，液体在固体表面表现出四周铺展的状态；如果液体的表面张力大于固体表面能时，液体会稳定的停在固体表面，也就是说液体在固体表面运动时可能会受滞后效应的影响，使得液体钉扎在固体表面停止不前。为了减小滞后效应，需借助外力给予固体表面一个刺激来打破液体原有的平衡，于是响应性材料越来越多的被用于构筑智能表面来实现液体在固体表面运动的可控性。

在光照、重力、热、电场以及机械拉伸作用下，液体在固体表面可以实现定向输运。此外，随着研究的深入，科学家们将表面设计为具有一定的结构梯度，利用拉普拉斯压力作用来实现液体定向运动。总之，通过表面张力梯度和拉普拉斯压力梯度，实现了方向可控的液体输运(高香玉.液体在微结构表面的定向润湿行为研究[D].北京化工大学,2017.)。不仅可用于可控微流体、药物输送、新能源和农业的无动力灌溉等领域，而且可实现无动力自润滑，在众多机械工程技术领域具有广泛应用前景。

目前，具有液体定向输运功能的表面多通过表面化学改性，构建具有梯度润湿性的表面来实现。2007年，韩艳春等人在疏水的蜡质基底或者低密度聚乙烯基底表面镶嵌上具有形状梯度的亲水云母。并且通过改变该区域的图案形状发现具有形状梯度的表面能够更好地实现液体运动，甚至将结构倾斜时水滴可以沿着该区域向上爬升。2018年，廖广兰等人，利用楔形基本单元具有梯度结构，使流体在流道上产生拉普拉斯压力差，自发驱动流体在流道上定向运输，并且沿着连续性的分形结构运输收集，但没有说明此结构的加工方法。2019年，段中凤等人，设计了具有凹陷结构的锥形纤维，利用锥形结构梯度产生的拉普拉斯压力和凹陷结构产生的毛细力的协同作用，实现液体的超快速定向输运。

表面改性加工存在着：加工成本高，表面改性剂污染环境，改性后表面环境耐力差等功能方面的问题；以及改性材料多为纤维材料，金属材料改性难度大，机加工方法鲜有用在定向运输结构改性，不能大批量加工生产等问题。

发明内容

针对于现有技术中存在的不足，本发明的目的是：提供一种油冷电机用冷却流道液体运输微结构及其加工方法。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种液体定向运输的冷却流道结构，包括具有定向运输的微结构，所述具有定向运输的微结构包括基体、微沟槽结构、若干凸起；所述微沟槽结构在基体表面沿着液滴运输方向排布；所述若干凸起位于所述微沟槽结构中，相邻凸起相互层叠。

优选的，所述微沟槽结构为微沟槽阵列结构，所述微沟槽阵列结构平行于液滴定向运输方向。

优选的，所述微沟槽阵列结构深度为50～150μm，每个沟槽宽度为 100～950μm，各沟槽之间的间距为100～1000μm。

优选的，每个沟槽底部均匀分布有若干凸起，凸起为倾斜柱状，构成层叠结构。

优选的，每个凸起的截面为鸭嘴形，形成鸭嘴状凸起。