基于石墨烯的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)池沸騰換熱特性.pdf

1、隨著科技發(fā)展進(jìn)步，無(wú)論從傳統(tǒng)高耗能行業(yè)節(jié)能還是從新興高技術(shù)領(lǐng)域高熱流電子器件的散熱需求，都對(duì)強(qiáng)化換熱技術(shù)提出了更高的要求。由于微納米技術(shù)的進(jìn)步，人們已經(jīng)制備出了多種微納米結(jié)構(gòu)，并用于強(qiáng)化池沸騰換熱的研究。石墨稀材料是目前已知的材料中厚度最小的，也是導(dǎo)熱性能最好的，具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，是一種優(yōu)秀的強(qiáng)化傳熱材料。
　　本文主要圍繞氧化石墨烯/鎳復(fù)合材料表面和氧化石墨烯/銀/鎳復(fù)合材料表面的制備，及其對(duì)池沸騰換熱的影響兩個(gè)方面的進(jìn)行了研

2、究。實(shí)驗(yàn)中我們?cè)谔厥怄囯婂円褐屑尤肓搜趸┖豌y納米顆粒，其中銀納米顆粒的直徑大約為20nm，氧化石墨烯顆粒的片徑為0.5-3μm，厚度為0.9-1.2nm。采用復(fù)合電刷鍍的方法在銅表面上制備了鍍鎳表面、氧化石墨烯/鎳復(fù)合材料表面和氧化石墨烯/銀/鎳復(fù)合材料表面，測(cè)試了各個(gè)表面在硬脂酸氟化處理前后的接觸角和粗糙度等特征參數(shù)。
　　根據(jù)掃描電子顯微鏡和表面輪廓儀等設(shè)備的測(cè)試結(jié)果，在電沉積過(guò)程中氧化石墨烯薄片改變了鎳的結(jié)晶過(guò)程，打斷

3、了鎳晶粒的正常生長(zhǎng)，促成了新的結(jié)晶晶核的產(chǎn)生，從而改變了鎳基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，生成直徑更小的晶粒。與鍍鎳表面不同，氧化石墨烯/鎳復(fù)合材料表面和氧化石墨烯/銀/鎳復(fù)合材料表面具有多孔結(jié)構(gòu)和很高的粗糙度，這主要是因?yàn)殒囋诩冩嚤砻婧褪┍砻娴纳L(zhǎng)方向不同造成的。
　　本文中實(shí)驗(yàn)所用加熱面分為兩類，一類是經(jīng)過(guò)硬脂酸氟化處理的疏水表面，另一類沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的親水表面，總體來(lái)講，經(jīng)過(guò)硬脂酸處理的表面換熱性能優(yōu)于未作處理的。氧化石墨烯/鎳復(fù)合材料表

4、面和氧化石墨烯/銀/鎳復(fù)合材料表面的臨界熱流密度相對(duì)于鍍鎳表面分別提高了82.1％和61.2％，經(jīng)過(guò)硬脂酸修飾后，分別提高了97.7％和70.7％。對(duì)于最大換熱系數(shù)而言，氧化石墨烯/鎳復(fù)合材料表面和氧化石墨烯/銀/鎳復(fù)合材料表面的臨界熱流密度相對(duì)于鍍鎳表面分別提高了40.7％和63.1％，經(jīng)過(guò)硬脂酸修飾后，分別提高了133.7％和78.3％。一般而言，親水表面的沸騰換熱性能是優(yōu)于疏水表面的，但是本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中疏水表面換熱性能是優(yōu)于親水表