一种超润湿材料及其制作方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种超润湿材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：通过激光平台烧蚀Ti

【技术实现步骤摘要】
一种超润湿材料及其制作方法和应用


[0001]本专利技术涉及材料
，具体涉及一种超润湿材料及其制作方法和应用。

技术介绍

[0002]超润湿材料特性是可以让水或者其他工作液体自行铺开的物理机制。
[0003]基于上述超润湿材料的特性，超润湿材料常被用于散热冷却技术当中。
[0004]散热冷却技术中有M
‑
cycle蒸发冷却技术。
[0005]在气候干燥的地区，可以采用蒸发冷却技术，进一步延长自然冷却运行的时间，从而实现最大限度的降低数据中心空调系统的能源消耗，按照水和空气是否直接接触，蒸发冷却技术分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却两种方式。
[0006]直接蒸发冷却是使空气和水直接接触，通过水的蒸发后，空气的温度会下降，其特点是对空气实现等焓加湿降温过程，送风降温的极限温度为进风的湿球温度。
[0007]使用加湿后冷却的空气可以对机房进行降温。实际使用中，可以和新风系统配合使用，当室外温度较低时，直接利用新风降温；当室外温度升高时，开启加湿系统，水蒸发后空气温度降低后，再进入机房冷却，这样可以延长自然冷却的时间和效率，适合在空气质量较好的情况下使用。
[0008]间接蒸发冷却是指通过非直接接触式换热器，将直接蒸发冷却得到的湿空气的冷量传递给机房循环空气，实现空气等湿降温的过程。在这个过程中，二次空气经处理后其干球温度和湿球温度都下降了，而含湿量不变，对送风气流实现减焓等湿降温过程，送风降温的极限温度为进风的露球温度。
[0009]通过蒸发换热器隔绝室外空气，室外空气无法直接进入机房，适合在空气污染的环境下使用，冷却效率虽然低于直接蒸发技术，但是室外的污染物无法进入机房，另外蒸发过程不影响机房湿度。
[0010]目前基于M
‑
cycle蒸发冷却技术的空调已经开始大规模商用，其主要应用场景为大型商场、电影院、办公楼等。
[0011]相较于传统的压缩式空调，M
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cycle空调可有效地节省能源消耗，提高能源利用率。
[0012]目前商用的M
‑
cycle间接蒸发冷却空调其内部的散热材料多为无纺布，由于它其硬度、耐久性(易被细菌腐蚀)和透水性(吸水性能差、蒸发效率低)不理想，成为了限制M
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cycle间接蒸发冷技术效率的一关键原因，目前亟需耐久性强、润湿性能好的散热材料。
[0013]除此之外，M
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cycle蒸发冷却技术还被指望用于更高温度的使用场景，例如汽车内燃机，发电厂、军舰、航母等涡轮机，提高其能源利用率和效率，然而传统的超润湿材料无法在高温下保持长久、稳定的润湿性能。
[0014]目前，超润湿材料材料的制备方法一般有气相沉积法、电化学法、等离子体刻蚀法或干刻蚀和湿刻蚀等方法，由于受到精度、制备效率和可控性等因素的影响，使得上述的几种方法制备的超润湿材料难以投入实际应用。
[0015]因此目前亟需耐高温、耐久性强、润湿性能好的散热材料，以此来开拓M
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cycle蒸发冷却技术在高温领域的应用市场。

技术实现思路

[0016]鉴于上述超润材料制作的缺陷，本专利技术提供一种超润湿材料的制作方法，以通过钛铝合金制作出超润材料，进而满足M
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cycle蒸发冷却技术在高温领域的应用。
[0017]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0018]一种高温下超润湿材料的制作方法，包括如下步骤：
[0019]通过激光平台烧蚀Ti
‑
6Al
‑
4V合金，并形成激光烧蚀样品；
[0020]分析所述激光烧蚀样品的芯吸特性，以及高温下的沸腾和后退特性，以筛选出目标超润湿材料。
[0021]采用以上基础技术方案，通过激光平台对钛铝合金进行烧蚀处理，形成经过处理的烧蚀合金样品。将形成的烧蚀合金样品进行表面分析和筛选，检测其芯吸特性、高温下的沸腾和后退特性，进而筛选出所需要的超润材料。
[0022]在一些实施方式中，所述步骤通过激光平台烧蚀Ti
‑
6Al
‑
4V合金，并形成激光烧蚀样品，包括如下子步骤：
[0023]清洁待处理的Ti
‑
6Al
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4V合金；
[0024]搭建飞秒微纳制造实验平台；
[0025]通过飞秒激光直接烧蚀样品表面，形成具有超润湿性能的微纳结构。
[0026]本优选中，为了避免所采用的钛铝合金表面有杂质产生污染和影响，因此需要对钛铝合金进行清洁。
[0027]为了对钛铝合金的产品进行激光烧蚀处理，因此通过搭建飞秒微纳制造实验平台以实现激光烧蚀。
[0028]钛铝合金通过激光烧蚀，表面的材料结构会产生变化，因此通过飞秒激光烧蚀后，能产生超润湿性能的微纳结构。
[0029]在一些实施方式中，所述步骤清洁待处理的Ti
‑
6Al
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4V合金，包括如下子步骤：
[0030]使用化学试剂擦拭待处理的Ti
‑
6Al
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4V合金；
[0031]使用蒸馏水在超声波清洗机中清洗。
[0032]本优选中，通过化学试剂对钛铝合金进行擦拭清洁，去除量大的污染物。
[0033]通过蒸馏水在超声波清洗剂内进行清洗，进一步实现钛铝合金表面的清洁。
[0034]在一些实施方式中，所述步骤搭建飞秒微纳制造实验平台中，所述飞秒微纳制造实验平台为产生LIPSS结构的一维微通道阵列的飞秒激光器和光学器件构成的光学系统；
[0035]本优选中，具体提供了一种类型的飞秒激光器和光学器件构成的光学系统。
[0036]在一些实施方式中，所述步骤通过飞秒激光直接烧蚀样品表面，形成具有超润湿性能的微纳结构，包括如下子步骤：
[0037]设置加工参数激光通量2
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10J/cm2；
[0038]设置加工参数扫描线间距100μm；
[0039]设置加工参数脉冲重复频率100
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2000Hz；
[0040]设置加工参数扫描速度0.5
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1.5mm/s。
[0041]本优选中，具体给出激光器用于烧蚀钛铝合金的工作参数，在上述工作参数环境下，能烧蚀出所需要的微纳结构。
[0042]在一些实施方式中，所述步骤分析所述激光烧蚀样品的芯吸特性，以及高温下的沸腾和后退特性，以筛选出目标超润湿材料中，包括如下子步骤：
[0043]使用扫描电子显微镜分析所述激光烧蚀样品的微纳结构特征；
[0044]使用三维激光扫描显微镜分析所述激光烧蚀样品的三维轮廓特征；
[0045]使用能量色散x射线能谱探测器分析所述激光烧蚀样品的元素组成。
[0046]本优选中，具体给出了用于分析烧蚀样品表面的结构特征，以及表面的材质元素。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超润湿材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：通过激光平台烧蚀Ti
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6Al
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4V合金，并形成激光烧蚀样品；分析所述激光烧蚀样品的芯吸特性，以及高温下的沸腾和后退特性，以筛选出目标超润湿材料。2.根据权利要求1所述的超润湿材料的制作方法，其特征在于，所述步骤通过激光平台烧蚀Ti
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6Al
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4V合金，并形成激光烧蚀样品，包括如下子步骤：清洁待处理的Ti
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6Al
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4V合金；搭建飞秒微纳制造实验平台；通过飞秒激光直接烧蚀样品表面，形成具有超润湿性能的微纳结构。3.根据权利要求2所述的超润湿材料的制作方法，其特征在于，所述步骤清洁待处理的Ti
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6Al
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4V合金，包括如下子步骤：使用化学试剂擦拭待处理的Ti
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6Al
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4V合金；使用蒸馏水在超声波清洗机中清洗。4.根据权利要求2所述的超润湿材料的制作方法，其特征在于，所述步骤搭建飞秒微纳制造实验平台中，所述飞秒微纳制造实验平台为产生LIPSS结构的一维微通道阵列的飞秒激光器。5.根据权利要求4所述的超润湿材料的制作方法，其特征在于，所述步骤通过飞秒激光直接烧蚀样品表面，形成具有超润湿性能的微纳结构，包括如下子步骤：设置加工参数激光通量2
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【专利技术属性】
技术研发人员：房然然，朱晓辉，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：