论文名称：微尺度热质输运强化槽道多孔结构制造及性能研究

论文作者：华南理工大学 / 邓大祥

指导教师：汤勇《研究领域：表面功能结构先进制造及其新能源/高效节能应用》

微热管、微通道换热器等微尺度热质输运器件是解决高热流密度器件散热难题的理想选择，在电子、航天、能源等多个领域广泛应用。如何实现其关键的热质输运结构的优化设计、高效低成本制造并取得显著的强化传热传质性能，成为其高效散热应用的关键难点。为此，本文针对多孔层覆盖沟槽、多孔层内开槽道两种形式的槽道多孔结构，开展制造成形、结构表征及强化热质输运特性的系统研究，获得以下成果：

（1）通过犁切加工微沟槽、固相烧结粉末层制造出沟槽-粉末复合多孔结构，为热管提供了一种新颖的吸液芯形式。分析了微沟槽犁切挤压成形机理，揭示了加工参数对其成形的影响机制。提出以电火花线切割加工的特殊“Ω”形石墨微凸台为模板，以铜粉颗粒为原料，设计并烧结转印加工出一种新型内凹形多孔微通道，阐明了其成形规律，形成一种新的微通道加工方法，实现由传统实体微通道向多孔微通道的有效拓展；

（2）测试表征了槽道多孔结构的表面形貌及粗糙度、孔径分布、润湿性能、热传导性能等关键物性参数，完善了相关热物性数据。实验测试了槽道多孔结构的气、液渗透性能，证实了槽道结构的引入对于烧结多孔结构渗透性能的强化作用。

（3）系统研究了沟槽-粉末复合多孔吸液芯的毛细性能，首创提出一种毛细上升红外热像测试方法，为热管吸液芯提供了定量、准确、可靠的测量方法，实现红外热像法由传统的热测量向毛细流动的应用拓展。修正并改进了文献中毛细上升测量参数与毛细性能参数之间的理论关联式。证实了复合多孔吸液芯的强化毛细性能作用，并探讨了其内在机理，揭示了制造参数对毛细性能的影响规律并获得了优选参数。

（4）制备了多孔微通道换热器系统，系统研究了其单相对流、两相沸腾传热传质性能，对比发现内凹形多孔微通道在提高单相对流温度均匀性、降低沸腾过热度、强化沸腾传热、抑制沸腾非稳定性等方面具有较明显的优势，并揭示了其强化传热传质的内在机理，掌握了微通道结构参数对流动沸腾性能的影响规律。

论文研究成果为微尺度热质输运结构的高效低成本加工提供了可行性的解决方案，为其结构设计提供了新的思路，为其性能优化提供了重要的理论依据，为推动我国高热流密度热器件热控制技术的进步做出贡献。