[发明专利]一种梯度结构多孔表面的电沉积制备装置与制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度结构多孔表面的电沉积制备装置与制备方法。该装置包括：电解槽、阴极、阳极、电源、移动滑台；其中，所述阳极与所述电源的正极连接；所述阴极与所述电源的负极连接；所述电解槽用于存储电解液，所述阴极和所述阳极放置在所述电解槽中；所述移动滑台与阴极连接，并控制阴极朝各个方向运动。本申请实施例提供的电沉积装置可以制备出在不同位置具有梯度厚度和不同形貌的多孔表面。

技术领域

本发明涉及了一种梯度结构多孔表面的电沉积制备装置与制备方法。

背景技术

近年来，随着技术的发展以及人们对便携式的要求，电子器件逐渐朝着超薄微小化的方向发展，如中央处理器、LED、航天航空设备等。然而，随之带来的问题是器件的热流密度迅速增加，使得器件的温度也急剧升高，而高温会对器件的可靠性、稳定性、寿命以及安全性等带来严重的影响。因此，对于大热流密度的器件来说，散热问题是限制其发展的一个重要问题。研究大电流密度电子器件散热的关键技术具有明显的科学意义和现实价值。

一些研究人员通过构建梯度表面结构来进行强化传热。赵长颖（XU Z G, ZHAO CY. Enhanced boiling heat transfer by gradient porous metals in saturated purewater and surfactant solutions [J]. Applied Thermal Engineering, 2016, 100:68-77.）使用一种在与底面垂直方向上具有梯度密度变化的金属泡沫进行实验，实验结果得出，该泡沫相比于单层泡沫具有更好的沸腾传热性能。王钻开（CHEN X M, YAO S H,WANG Z K. Evaporation of Condensate Droplets on Structured Surfaces withGradient Roughness [J]. Journal of Heat Transfer-Transactions of the Asme,2015, 137(8): 1.）则运用梯度粗糙度表面来控制液滴的蒸发。杨朔等（Mo, D. C., Yang,S., Luo, J. L., Wang, Y. Q., Lyu, S. S. Enhanced pool boiling performance ofa porous honeycomb copper surface with radial diameter gradient[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2020, 157, 119867.）通过调节电解液浓度制备出梯度孔径的蜂窝状结构，研究得出，具有梯度结构的多孔铜表面的最大饱和传热系数为纯铜的3.5倍。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为更好地实现强化沸腾传热，本发明提供了一种梯度结构多孔表面的电沉积制备装置与制备方法。在沸腾的过程中，这种梯度结构沿着沸腾工质的流动方向呈现出厚度和形貌的变化，沸腾入口处的晶枝结构较为密集，厚度达最大，可使更多的液体通过；出口处的结构较细，厚度为最小，这种结构可以保证在充足液体的前提下提供更大的蒸汽流动面积，从而具备良好的自适应性，降低系统压降，可进一步提高流动沸腾的传热特性，达到高热流密度器件的散热目的。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种梯度结构多孔表面的电沉积制备装置，包括：电解槽、阴极、阳极、电源和移动滑台；

其中，所述阳极与所述电源的正极连接；

所述阴极与所述电源的负极连接；

所述电解槽用于存储电解液，所述阴极和所述阳极放置在所述电解槽中；

所述移动滑台与阴极连接，并控制阴极朝各个方向运动。

作为优选的，在上述的电沉积制备装置中，所述移动滑台是步进电机或滑轮等具备移动速率的移动工具。