铜基镍纳米锥阵列结构的构筑及表面液滴快速蒸发性能研究

基本信息
批准号:21303248
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:胡玲
学科分类:
依托单位:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:朱杰,张秀丽,杨忠贞,曹树龙
关键词:
强化蒸发Leidenfrost温度纳米阵列液滴
结项摘要

With the rapid development of the space technology, laser devices and high-power equipments, spray cooling technology due to its excellent heat dissipation effect has been widely studied. However, restricted by the nanofabrication technology, there are only a few studies on the enhanced spray cooling based on the nano- and micro-structures with special wettability has caused attention. This project is aiming to fabricate a stable protective nickle layer on the surface of copper with nanocone arrays under the environment with both high temperature and high humidity. The Ni nanocone arrays endow the copper materials with properties for both of the enhanced evaporation heat transduction rate and the higher Leidenfrost temperature. By studying the fast evaporation process of single water droplet, we can explore the laws of the seperated surfaces morphologies, the surface chemical composition and their synergistic effect with the enhanced heat transduction and the Leidenfrost temperature for water droplets on the heated surfaces. This research can help us achieve Cu-based materials with stable and ehanced spray cooling effect. The project can provide us new insight to understand the heat transfer theory in microscale and giudance of nanomaterials design for spray cooling with high efficiency and energy saving.

随着航天技术、激光器件和大功率设备的快速发展,喷雾冷却技术由于其优异的散热效果被广泛地研究。由于受到纳米制备技术的限制,基于特殊浸润性纳米结构的强化喷雾冷却的相关研究极少。本项目拟在铜材表面构建镍纳米锥阵列结构,获得高温、高湿环境下的稳定铜材,同时实现铜材表面液滴沸腾相变传热的强化和Leidenfrost温度的提高。研究内容包括:1铜基镍纳米锥阵列的构筑和结构参数的调控;2通过研究单个液滴的快速蒸发行为,探索铜材表面微结构形态、界面化学物质以及它们之间的协同效应对材料表面强化传热和Leidenfrost温度的影响规律;3 获得具有增强喷雾冷却效果的稳定铜材。相关研究结果能够为铜材表面微尺度下的强化传热理论提供新的认识,为高效节能喷雾冷却纳米材料的设计开发提供指导。

项目摘要

随着大功率电子器件的快速发展,散热问题已经成为器件性能提升的瓶颈,喷雾冷却技术由于其优异的散热效果有望用于解决高性能电子器件的散热。由于受到纳米制备技术的限制,基于特殊浸润性纳米结构的强化喷雾冷的相关研究极少。本项目按照研究计划采用非模板定向结晶技术在铜材表面实现了镍纳米锥阵列结构的可控制备,获得了高温、高湿环境下的稳定铜材表面;通过研究单个液滴的快速蒸发行为,分别探索了铜材表面微观结构形态、界面化学的协同效应对材料表面强化传热和Leidenfrost 温度的影响规律,同时实现了铜材表面蒸发传热能力的强化和Leidenfrost 温度的提高。相关研究结果能够为铜材表面微尺度下的强化传热理论提供新的认识,为高效节能喷雾冷却纳米材料的设计开发提供指导。总体而言,我们已经基本完成了项目计划书预定的课题研究任务,但相关工作的发表稍微显滞后。项目执行期内申请专利2 项,其中授权1项;整理投稿SCI论文2篇。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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