飞秒激光制备微纳结构表面的热传输特性研究

发布时间：2020-12-05 00:39

　　表面热传输是一种重要的传热形式,主要分为对流与辐射两种换热方式,在如今电子集成器件,航天,热交换机,太阳能发电以及核电等领域有着实际的应用需求,表面热传输的性能研究被大家广泛关注。目前研究结果表明微纳结构对表面热传输特性有着显著的增强效果,不同结构表面传热效果与传热机理存在差异。我们基于飞秒激光微纳结构制备表面技术,开展了沸腾(对流换热)与辐射两种热传输方式的研究,主要内容如下:在沸腾传热方面,国内外学者通过优化表面润湿性,结构形貌,孔隙度等参数得到临界热通量(Critical heat flux,CHF)的普遍提升,但是换热系数(Heat transfer coefficient,HTC)提升效果不佳。针对目前传热性能全面增强(CHF与HTC同时提升)难以实现的不足,本文创造性的提出了微纳结构与原表面拼接作为传热表面的方案,实验结果表明表面微纳结构占比为3/4时CHF与HTC得到同步显著提升(CHF值较原表面提升了120%,对应的HTC提升了40%)。经分析我们认为,这是由于相异润湿性能拼接表面对沸腾成膜状态有破坏作用,CHF得到了有效推迟,同时有利于大气泡的快速脱离,进一步强化了换... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

东京大学MasahiroShoji等人[28]

度决定了内散射，而内散射关系着非辐射谱向辐射谱的栅结构有很重要的启发。除了电磁耦合等离子体极化激等人[56]发现了热等离子体激元效应也对于辐射的影响，光刻技术结合六氟化硫气体反应离子刻蚀技术制备得到种结构会对近红外波段的光有很高的空间相干性，这种面等离子体激元共振所产生，他们在此基础上将一维结 光栅，发现二维结构会产生高的定向光束，这也进一步元效应对于微结构的辐射影响。.B. Chen等人[57]设计出了一种组合高效的金属W表面周期期包含四个脊背四个凹槽（即两种简单周期光栅的组合提供单调的色散曲线，而 b 结构可以使得光线折叠交错构使得方向光谱发射率有着明显的增强，分析增强的原极化激元激发，最后利用严格耦合波分析方法分析不同离子体激元耦合光栅的微纳米结构，引入电磁波变化解栅辐射分析中被广泛利用。

（即共振频率）变化的情况才能影响到材料本身的吸收特性，对应这些共振频率的入射光在界面与表面传播模式耦合，最后被金属吸收，由于界面结构会导致不连续周期性扰动，此过程需要提供光栅附加动量去允许与表面等离子体极化激元模式耦合。这种界面耦合理论对于光栅结构影响热辐射的增强现象给出了合理化的解释。1.3.2 超快激光加工微纳结构表面热辐射增强微加工手段是利用以光刻技术为主制备微纳米周期结构，聚焦电子束，化学刻蚀。黑硅表面在光伏产业的应用有着卓越的表现。从 1998 年 Tsing-HuaHer 等人[59]用飞秒激光在硅表面制备出微米级结构，到 2006年 Richard A. Myers 等人[47]发现飞秒激光制备的“黑硅”在近红外区域有着高灵敏度的响应，这种效应增强了雪崩光电二极管的表现性能。2009 年 A.Y. Vorobyev 等人[60]利用飞秒激光将白炽灯泡中的钨丝处理为黑金属钨丝，给灯泡通电，发现这种黑金属钨丝部分的发光强度较未处理部分有明显增强，这种辐射增强效果可以应用在增强白炽灯发光亮度的应用上面。


本文编号：2898543