[发明专利]一种微阵列结构复合湿润性强化沸腾传热表面的制备方法

说明书

本发明公开了一种微阵列结构复合湿润性强化沸腾传热表面的制备方法，方法操作简便，具有较高的制备效率，包括：首先加工微阵列结构、固定件和掩板，微阵列结构包括阵列基体以及设置在阵列基体上端的多个微柱，多个微柱呈等间距阵列分布；固定件内设置有安装腔，安装腔的形状与阵列基体的外形相契合；掩板设置有多个贯穿的孔，多个孔呈等间距阵列分布且与多个微柱一一对应设置，孔的尺寸小于微柱的顶面尺寸；然后将阵列基体固定安装于固定件的安装腔内，将掩板盖设于固定件的上端，并使孔与微柱的顶面一一相对；最后在掩板上进行镀膜处理，镀膜处理后微柱顶面对应掩板上孔的区域修饰为疏水区域，掩板和固定件遮掩的区域保持本征亲水性为亲水区域。

技术领域

本发明涉及强化沸腾传热表面技术领域，具体涉及一种微阵列结构复合湿润性强化沸腾传热表面的制备方法。

背景技术

在电子元件冷却、飞行器热防护等领域，单位面积及单位体积热流密度的不断增长对高热流密度换热方式提出了更高的要求。沸腾传热换热系数高、传热温差小，是一种有效且常用的高热流密度换热手段，在工业发展中具有广阔的应用前景。如何提高沸腾换热过程中的换热系数和临界热流密度值，是当前相变传热的研究重点。

国内外学者研究发现，沸腾传热表面的表面特征和湿润性对换热系数具有较大的影响。其中，沸腾传热表面湿润性修饰与多尺度微纳结构相结合的强化方法成已成为强化沸腾传热领域新的技术方案，如对微阵列结构中微柱顶面进行局部疏水改性。目前，制备微阵列结构复合湿润性强化沸腾传热表面采用胶带遮掩的方法，基本原理是在对微柱顶面进行化学修饰的过程中，通过胶带的反复粘贴来隔绝传热面与修饰剂的反应，来维持其本征亲水性不变。未粘贴胶带的传热面，修饰为疏水区域，从而制备微阵列结构复合湿润性强化沸腾传热表面。显而易见，该方法操作繁琐，胶带遮掩的可靠性低，且易对传热面造成污染。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种微阵列结构复合湿润性强化沸腾传热表面的制备方法，方法操作简便，具有较高的制备效率。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：首先加工微阵列结构、固定件和掩板，所述微阵列结构包括阵列基体以及设置在所述阵列基体上端的多个微柱，多个所述微柱呈等间距阵列分布；所述固定件内设置有上下开口的安装腔，所述安装腔的形状与所述阵列基体的外形相契合；所述掩板设置有多个贯穿的孔，多个所述孔呈等间距阵列分布且与多个所述微柱一一对应设置，所述孔的尺寸小于所述微柱的顶面尺寸；然后将所述阵列基体固定安装于所述固定件的安装腔内，将所述掩板盖设于所述固定件的上端，并使所述孔与所述微柱的顶面一一相对；最后在所述掩板上进行镀膜处理，在所述微柱的顶面与所述孔相对的区域镀膜修饰为疏水区域，所述微柱的顶面偏移所述孔的区域为亲水区域。

优选地，所述固定件的高度等于所述微阵列结构和所述掩板的总高度，所述阵列基体安装于所述固定件的安装腔内时，所述固定件的下端面与所述阵列基体的下端面处于同一水平面。

优选地，所述固定件的上端靠近所述安装腔的边缘设置有槽道，所述槽道的形状与所述掩板的外形相契合，所述掩板能够嵌设安装于所述槽道。

优选地，所述槽道的深度等于所述掩板的厚度。

优选地，所述掩板的厚度为300μm～500μm。

优选地，所述槽道具有延伸至所述固定件的上端外侧边沿的开口。

优选地，所述固定件的安装腔和所述阵列基体均为方形。

优选地，所述固定件的安装腔的内壁周边加工有内倒角，所述阵列基体的周边加工有外倒角，所述外倒角与所述内倒角相契合。

优选地，所述镀膜处理采用磁控溅射，且在真空环境中进行。

优选地，所述磁控溅射的溅射物质为聚四氟乙烯。