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，都對強化換熱技術(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，及其對池沸騰換熱的影響兩個方面的進(jìn)行了研

2、究。實驗中我們在特殊鎳電鍍液中加入了氧化石墨烯和銀納米顆粒，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，測試了各個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)備的測試結(jié)果，在電沉積過程中氧化石墨烯薄片改變了鎳的結(jié)晶過程，打斷

3、了鎳晶粒的正常生長，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，這主要是因為鎳在純鎳表面和石墨烯表面的生長方向不同造成的。
　　本文中實驗所用加熱面分為兩類，一類是經(jīng)過硬脂酸氟化處理的疏水表面，另一類沒有經(jīng)過處理的親水表面，總體來講，經(jīng)過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于鍍鎳表面分別提高了82.1％和61.2％，經(jīng)過硬脂酸修飾后，分別提高了97.7％和70.7％。對于最大換熱系數(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于鍍鎳表面分別提高了40.7％和63.1％，經(jīng)過硬脂酸修飾后，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，但是本實驗的結(jié)果中疏水表面換熱性能是優(yōu)于親水表