表面熱傳輸是一種重要的傳熱形式,主要分為對流與輻射兩種換熱方式,在如今電子集成器件,航天,熱交換機,太陽能發(fā)電以及核電等領(lǐng)域有著實際的應(yīng)用需求,表面熱傳輸?shù)男阅苎芯勘淮蠹覐V泛關(guān)注。目前研究結(jié)果表明微納結(jié)構(gòu)對表面熱傳輸特性有著顯著的增強效果,不同結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鳠嵝Чc傳熱機理存在差異。我們基于飛秒激光微納結(jié)構(gòu)制備表面技術(shù),開展了沸騰(對流換熱)與輻射兩種熱傳輸方式的研究,主要內(nèi)容如下:在沸騰傳熱方面,國內(nèi)外學(xué)者通過優(yōu)化表面潤濕性,結(jié)構(gòu)形貌,孔隙度等參數(shù)得到臨界熱通量(Critical heat flux,CHF)的普遍提升,但是換熱系數(shù)(Heat transfer coefficient,HTC)提升效果不佳。針對目前傳熱性能全面增強(CHF與HTC同時提升)難以實現(xiàn)的不足,本文創(chuàng)造性的提出了微納結(jié)構(gòu)與原表面拼接作為傳熱表面的方案,實驗結(jié)果表明表面微納結(jié)構(gòu)占比為3/4時CHF與HTC得到同步顯著提升(CHF值較原表面提升了120%,對應(yīng)的HTC提升了40%)。經(jīng)分析我們認(rèn)為,這是由于相異潤濕性能拼接表面對沸騰成膜狀態(tài)有破壞作用,CHF得到了有效推遲,同時有利于大氣泡的快速脫離,進一步強化了換... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

東京大學(xué)MasahiroShoji等人[28]

度決定了內(nèi)散射，而內(nèi)散射關(guān)系著非輻射譜向輻射譜的柵結(jié)構(gòu)有很重要的啟發(fā)。除了電磁耦合等離子體極化激等人[56]發(fā)現(xiàn)了熱等離子體激元效應(yīng)也對于輻射的影響，光刻技術(shù)結(jié)合六氟化硫氣體反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)制備得到種結(jié)構(gòu)會對近紅外波段的光有很高的空間相干性，這種面等離子體激元共振所產(chǎn)生，他們在此基礎(chǔ)上將一維結(jié) 光柵，發(fā)現(xiàn)二維結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生高的定向光束，這也進一步元效應(yīng)對于微結(jié)構(gòu)的輻射影響。.B. Chen等人[57]設(shè)計出了一種組合高效的金屬W表面周期期包含四個脊背四個凹槽（即兩種簡單周期光柵的組合提供單調(diào)的色散曲線，而 b 結(jié)構(gòu)可以使得光線折疊交錯構(gòu)使得方向光譜發(fā)射率有著明顯的增強，分析增強的原極化激元激發(fā)，最后利用嚴(yán)格耦合波分析方法分析不同離子體激元耦合光柵的微納米結(jié)構(gòu)，引入電磁波變化解柵輻射分析中被廣泛利用。

（即共振頻率）變化的情況才能影響到材料本身的吸收特性，對應(yīng)這些共振頻率的入射光在界面與表面?zhèn)鞑ツＪ今詈�，最后被金屬吸收，由于界面結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致不連續(xù)周期性擾動，此過程需要提供光柵附加動量去允許與表面等離子體極化激元模式耦合。這種界面耦合理論對于光柵結(jié)構(gòu)影響熱輻射的增強現(xiàn)象給出了合理化的解釋。1.3.2 超快激光加工微納結(jié)構(gòu)表面熱輻射增強微加工手段是利用以光刻技術(shù)為主制備微納米周期結(jié)構(gòu)，聚焦電子束，化學(xué)刻蝕。黑硅表面在光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用有著卓越的表現(xiàn)。從 1998 年 Tsing-HuaHer 等人[59]用飛秒激光在硅表面制備出微米級結(jié)構(gòu)，到 2006年 Richard A. Myers 等人[47]發(fā)現(xiàn)飛秒激光制備的“黑硅”在近紅外區(qū)域有著高靈敏度的響應(yīng)，這種效應(yīng)增強了雪崩光電二極管的表現(xiàn)性能。2009 年 A.Y. Vorobyev 等人[60]利用飛秒激光將白熾燈泡中的鎢絲處理為黑金屬鎢絲，給燈泡通電，發(fā)現(xiàn)這種黑金屬鎢絲部分的發(fā)光強度較未處理部分有明顯增強，這種輻射增強效果可以應(yīng)用在增強白熾燈發(fā)光亮度的應(yīng)用上面。


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