[发明专利]一种具有混合润湿性表面的泡沫金属及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有混合润湿性表面的泡沫金属及其制备方法，包括通过化学氧化法处理得到的超亲水表面(1)和被超疏水薄膜(2)局部覆盖的泡沫金属表面。其特征在于：所述的超亲水表面(1)具有微纳米二元表面结构，所述的超疏水薄膜(2)主要成分为具有疏水基团的高分子化合物。本发明用于沸腾传热的强化中，能够提高沸腾传热性能，满足高集成度电子元器件以及高换热量的换热设备的散热需求。本发明中的超亲水表面(1)具有极强的亲液性，降低了气泡的脱离阻力，提升了毛细吸液能力，明显提升了沸腾传热性能；局部分布的超疏水薄膜(2)能加快气泡的成核过程，降低沸腾起始点，进一步强化了泡沫金属的沸腾传热性能。

技术领域

本发明涉及一种具有混合润湿性表面的泡沫金属及其制备方法，属于泡沫金属领域。

背景技术

沸腾传热过程广泛存在于能源、化工、航空等领域中，是一种被广泛使用的相变散热技术。研究表明，相对于单相强制对流散热技术，沸腾传热的传热系数要高出1～2个数量级。尽管如此，随着各工业领域的发展，电子元器件集成度以及换热设备换热量的迅速增长，常规的池沸腾散热方案已经难以满足当今工业设备的散热需求。综上所述，提高沸腾传热效率，高效排出设备工作中产生的热量，对我国工业的发展和促进节能减排具有重要意义。

泡沫金属作为一种具有多孔结构的轻型材料，具有大比表面积、高孔隙率、高导热系数等优点，已被应用于沸腾传热的强化。然而，泡沫金属自身的骨架结构对沸腾传热过程中的气泡逸出具有严重的阻碍作用，导致了高热流密度条件下泡沫金属的应用存在一定的局限性。因此亟需对现有的泡沫金属强化沸腾传热结构进行一些改进，在原有传热结构的基础上对其沸腾传热性能作出进一步的提升。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种具有混合润湿性表面的泡沫金属及其制备方法，该泡沫金属能有效降低气泡脱离阻力，大大提高沸腾换热系数，达到高效换热的目的，提升了工业生产的推广价值。

技术方案：本发明提供了一种具有混合润湿性表面的泡沫金属，该泡沫金属具有超亲水表面，在超亲水表面的表面局部覆盖有超疏水薄膜。

其中：

所述的泡沫金属的材料为铜，形状为圆形或方形，厚度为1～20mm，其中方形泡沫金属的长和宽分别为5～200mm，圆形泡沫金属的直径为5～200mm，孔隙当量直径D为0.1mm～2mm。

所述的超亲水表面具有微纳米二元表面结构，且所述超亲水表面对液体具有渗透性，表观接触角可达0°。

所述的超疏水薄膜具有150°以上的表观接触角和低于10°的滚动角,其组分为具有疏水基团的高分子化合物全氟癸基三乙氧基硅烷或全氟辛基三乙氧基硅烷。

所述的超疏水薄膜以随机无序形式或规则排列形式分布于泡沫金属表面；单个超疏水薄膜的面积为0.5～20mm²，取决于所采用的滴入仪器和滴入量。

所述的规则排列形式为顺排、叉排，其排列间距为1～20mm。

本发明还提供了一种具有混合润湿性表面的泡沫金属的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将泡沫金属放入K₂S₂O₈和KOH的混合溶液中浸泡至表面完全氧化，之后取出泡沫金属冲洗并完全烘干；

2)将配制好的具有疏水基团的高分子化合物的乙醇溶液按照指定的分布方式滴加于步骤1)烘干后的泡沫金属表面，放置一定时间后在泡沫金属表面形成超疏水薄膜，得到所述的具有混合润湿性表面的泡沫金属。

其中: