一种微通道冷却器制造技术

本发明专利技术公开了一种微通道冷却器，包括微通道本体，所述微通道本体的一端设置有流体入口，另一端设置有流体出口；所述微通道本体的内壁上还布置有若干超疏水微结构层，超疏水微结构层交替布置在所述微通道本体内壁的各个壁面上，一方面，流体与超疏水微结构层接触时会降低流体与壁面之间的粘滞阻力；另一方面，由于局部润湿特性的不同会造成流体局部流动速度的增加及流体的扰动，为此可以在降低流动阻力的同时强化对流换热，增强微通道冷却器的换热性能。

A Microchannel Cooler

The invention discloses a micro channel cooler, including micro channel body, one end of the micro channel of the body is provided with a fluid entrance, the other end is provided with a fluid outlet; the inner wall of the micro channel body is also arranged on a number of super hydrophobic micro structure layer, super hydrophobic micro structure layer are alternately arranged in the micro each wall of the channel on the surface of the inner wall of the body, on the one hand, contact fluid and super hydrophobic micro structure layer will reduce the viscous resistance between the fluid and the wall; on the other hand, due to the partial wetting characteristics of different fluid flow velocity will cause local increases and the flow disturbance, this can reduce the flow resistance at the same time convective heat transfer enhancement, enhanced heat transfer performance of micro channel cooler.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及换热
，特别是涉及一种微通道冷却器。
技术介绍
随着半导体精细化加工制作技术的迅速发展，以此为技术基础的微机电系统(MEMS)加工工艺也日渐成熟，并在军事、医疗、航空航天、化学生物工程、材料科学等众多领域得到了广泛的应用。在MEMS系统中，广泛存在着与流体流动换热相关的微通道器件或设备，微通道器件具有结构紧凑、质量轻、效率高等方面的优势并且也满足了设备精细化的要求。但是传统的微通道换热设备为了满足设备微型化、封装集成化的要求，其特征尺寸通常在微米至毫米量级，此类微通道的特征尺寸较小，流体在微通道中流动时由于流体与微通道之间接触的比表面积较大，增加了流体与微通道内壁之间的粘滞阻力。从而，增加了驱动流体流动的泵的功消耗，同时也带来了由于驱动流体流动的压力过大导致微通道器件容易破裂的安全隐患。因此，如何改善微通道内壁的表面性能，降低微通道内的流体流动的阻力，已成为装置微型化应用的一个关键技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微通道冷却器，以解决上述现有技术存在的问题，可以调节微通道内表面的局部润湿特性，降低流体与壁面之间的粘滞阻力，并且增强换热性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种微通道冷却器，包括微通道本体，所述微通道本体的一端设置有流体入口，另一端设置有流体出口；所述微通道本体的内壁上还布置有若干条超疏水微结构层。可选的，所述微通道本体采用高导热材料制成。可选的，所述微通道本体采用硅、铜、铝或合金钢制成。可选的，所述超疏水微结构层是通过在所述微通道本体的内壁上进行机械刻蚀、等离子体刻蚀、激光刻蚀或化学刻蚀，并通过含氟溶液进行表面改性所制备形成的具有微纳结构的粗糙表面。可选的，所述超疏水微结构层的润湿角为120°-160°。可选的，所述超疏水微结构层交替布置在所述微通道本体内壁的各个壁面上。可选的，所述超疏水微结构层呈类螺旋型交替布置在所述微通道本体内壁的各个壁面上。可选的，所述超疏水微结构层间隔布置在所述微通道本体的内壁底面。可选的，所述超疏水微结构层的润湿角沿着流体的流动方向逐渐呈梯度降低。可选的，还包括有亲水微结构层，所述亲水微结构层和所述超疏水微结构层交替布置。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：微通道本体的内壁上布置有超疏水微结构层，降低流体与内壁表面之间的直接接触，为此可以降低流体与壁面之间的粘滞阻力；超疏水微结构层交替布置在所述微通道本体内壁的各个壁面上，一方面，流体与超疏水微结构层接触时会降低流体与壁面之间的粘滞阻力；另一方面，由于局部润湿特性的不同会造成流体局部流动速度的增加及流体的扰动，为此可以在降低流动阻力的同时强化对流换热。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一微通道冷却器的结构示意图；图2为超疏水微结构层呈类螺旋型交替布置的结构示意图；图3为实施例二微通道冷却器的结构示意图；图4为实施例三微通道冷却器的结构示意图；图5为实施例四微通道冷却器的结构示意图；其中，1为微通道本体，2为超疏水微结构层，3为亲水微结构层，11为流体入口，12为流体出口。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种微通道冷却器，以解决现有技术存在的问题，可以调节微通道本体内壁表面的局部润湿特性，降低流体与壁面之间的粘滞阻力，并且增强换热性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一、本实施例提供一种微通道冷却器，如图1所示，包括微通道本体1，微通道本体1的一端设置有流体入口11，另一端设置有流体出口12；微通道本体1的内壁上还设置有若干超疏水微结构层2。形成超疏水微结构层2的核心技术是表面超疏水处理技术，通过改变材料表面的形貌特征和表面能的大小，来影响表面的接触状态及润湿特性，进而能够有效的降低微通道内流体流动的阻力。超疏水微结构层2的形成需要满足两个基本的条件：物质表面具有微观粗糙结构及较低的表面自由能；本实施例中通过机械刻蚀、等离子体刻蚀、激光刻蚀、化学刻蚀或者其他刻蚀方式，在微通道本体1的内壁表面进行剥离或去除材料，形成具有微纳结构的粗糙表面；然后再通过配备一定比例和组分的表面能较低的含氟溶液，例如氟硅烷等的多组分溶液，对具有微纳结构的粗糙表面进行表面改性，最后形成具有超疏水特性的超疏水微结构层2。超疏水微结构层2能够捕获一层微纳米级别的空气，降低流体与内壁表面之间的直接接触，为此可以降低流体与壁面之间的粘滞阻力。微通道本体1的内壁表面通过超疏水处理，流体流动的阻力会降低。然而，超疏水微结构层2的微纳结构中滞留的空气薄层会降低微通道本体1的冷却特性。因此，本实施例中超疏水微结构层2交替布置在微通道本体1内壁的各个壁面上，一方面，流体与超疏水微结构层2接触时会降低流体与壁面之间的粘滞阻力；另一方面，由于局部润湿特性的不同会造成流体局部流动速度的增加及流体的扰动，为此可以在降低流动阻力的同时强化对流换热；超疏水微结构层2的条纹宽度、相邻条纹之间的距离，可以根据需求进行调节，而且超疏水微结构层2也可以如图2所示，呈类螺旋型交替布置在微通道本体1内壁的各个壁面上。超疏水微结构层2的润湿角控制在120°-160°的范围内，从而可以确保其超疏水性能；而且超疏水微结构层2的润湿角沿着流体的流动方向逐渐呈梯度降低，以实现流体的自驱动流动，降低驱动流体流动所需的泵功。微通道本体1采用硅、铜、铝或合金钢等高导热材料制成，也能提高微通道冷却器的换热性能。实施例二、本实施例为在实施例一的基础上进行改进的实施例，其与实施例一的不同之处仅在于超疏水微结构层2的布置方式，如图3所示，超疏水微结构层2间隔布置在微通道本体1的内壁底面。实施例三、本实施例为在实施例一的基础上进行改进的实施例，其与实施例一的不同之处仅在于超疏水微结构层2的布置方式，如图4所示，超疏水微结构层2布置在微通道本体1的整个内壁底面，润湿角沿着流体的流动方向逐渐呈梯度降低，从而可以实现流体的自驱动流动，降低驱动流体流动所需的泵功。实施例四、本实施例为在实施例一的基础上进行改进的实施例，如图5所示，其与实施例一的不同之处仅在于还包括有亲水微结构层3，亲水微结构层3和超疏水微结构层2交替布置；可以克服微通道本体1的内壁表面完全经过疏水处理所带来的换热性能的恶化以及完全通过亲水处理所带来的流动阻力的显著增加。本专利技术中应用了具体个例对本专利技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本专利技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微通道冷却器，其特征在于：包括微通道本体，所述微通道本体的一端设置有流体入口，另一端设置有流体出口；所述微通道本体的内壁上还布置有若干超疏水微结构层。

【技术特征摘要】
1.一种微通道冷却器，其特征在于：包括微通道本体，所述微通道本体的一端设置有流体入口，另一端设置有流体出口；所述微通道本体的内壁上还布置有若干超疏水微结构层。2.根据权利要求1所述的微通道冷却器，其特征在于：所述微通道本体采用高导热材料制成。3.根据权利要求2所述的微通道冷却器，其特征在于：所述微通道本体采用硅、铜、铝或合金钢制成。4.根据权利要求1所述的微通道冷却器，其特征在于：所述超疏水微结构层是通过在所述微通道本体的内壁上进行机械刻蚀、等离子体刻蚀、激光刻蚀或化学刻蚀，并通过含氟溶液进行表面改性所制备形成的具有微纳结构的粗糙表面。5.根据权利要求4所述的微通道冷却器，其特征在于：所述超疏水...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩亮，李勇铜，段欣悦，徐明海，黄朝琴，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37