論文名稱：微尺度熱質輸運強化槽道多孔結構制造及性能研究

論文作者：華南理工大學 / 鄧大祥

指導教師：湯勇《研究領域：表面功能結構先進制造及其新能源/高效節(jié)能應用》

微熱管、微通道換熱器等微尺度熱質輸運器件是解決高熱流密度器件散熱難題的理想選擇，在電子、航天、能源等多個領域廣泛應用。如何實現其關鍵的熱質輸運結構的優(yōu)化設計、高效低成本制造并取得顯著的強化傳熱傳質性能，成為其高效散熱應用的關鍵難點。為此，本文針對多孔層覆蓋溝槽、多孔層內開槽道兩種形式的槽道多孔結構，開展制造成形、結構表征及強化熱質輸運特性的系統研究，獲得以下成果：

（1）通過犁切加工微溝槽、固相燒結粉末層制造出溝槽-粉末復合多孔結構，為熱管提供了一種新穎的吸液芯形式。分析了微溝槽犁切擠壓成形機理，揭示了加工參數對其成形的影響機制。提出以電火花線切割加工的特殊“Ω”形石墨微凸臺為模板，以銅粉顆粒為原料，設計并燒結轉印加工出一種新型內凹形多孔微通道，闡明了其成形規(guī)律，形成一種新的微通道加工方法，實現由傳統實體微通道向多孔微通道的有效拓展；

（2）測試表征了槽道多孔結構的表面形貌及粗糙度、孔徑分布、潤濕性能、熱傳導性能等關鍵物性參數，完善了相關熱物性數據。實驗測試了槽道多孔結構的氣、液滲透性能，證實了槽道結構的引入對于燒結多孔結構滲透性能的強化作用。

（3）系統研究了溝槽-粉末復合多孔吸液芯的毛細性能，首創(chuàng)提出一種毛細上升紅外熱像測試方法，為熱管吸液芯提供了定量、準確、可靠的測量方法，實現紅外熱像法由傳統的熱測量向毛細流動的應用拓展。修正并改進了文獻中毛細上升測量參數與毛細性能參數之間的理論關聯式。證實了復合多孔吸液芯的強化毛細性能作用，并探討了其內在機理，揭示了制造參數對毛細性能的影響規(guī)律并獲得了優(yōu)選參數。

（4）制備了多孔微通道換熱器系統，系統研究了其單相對流、兩相沸騰傳熱傳質性能，對比發(fā)現內凹形多孔微通道在提高單相對流溫度均勻性、降低沸騰過熱度、強化沸騰傳熱、抑制沸騰非穩(wěn)定性等方面具有較明顯的優(yōu)勢，并揭示了其強化傳熱傳質的內在機理，掌握了微通道結構參數對流動沸騰性能的影響規(guī)律。

論文研究成果為微尺度熱質輸運結構的高效低成本加工提供了可行性的解決方案，為其結構設計提供了新的思路，為其性能優(yōu)化提供了重要的理論依據，為推動我國高熱流密度熱器件熱控制技術的進步做出貢獻。