注射压缩法制备表面微结构散热材料的研究
表面微结构的存在可以显著提高散热面积,实现对传热性能的强化,而微结构的尺寸精度影响微结构对传热的强化效果;由于高分子材料具有更高表面传热系数、更好的成型方式等优点促使了其在传热强化领域得到足够的重视和发展,利用注射压缩成型可以实现对表面微结构的高精度、高稳定性成型,实现对大面积连续性表面结构散热材料的制备。在本文中,首先对V型肋微结构的表面温度分布进行理论计算和分析,并对注射压缩法制备表面微结构进行了研究,采用正交实验法,分析结晶和非结晶材料、工艺参数、距离浇口位置等因素对成型精度的影响,并利用Moldflow对工艺参数影响微结构成型的主要原因进行了分析,最后通过实验验证微结构成型对散热效果的影响。 对V型肋微结构单元建立数学模型,分析其在自由对流时,微结构侧表面上的温度分布,结果表明:肋基宽度w,顶角角度2α,基面和流体温差的值越大,微结构侧表面上的散热量越大;要保证微结构的强化效果、较高的经济性及可加工性,微结构几何尺寸设定范围应为:顶角半角角度0＜α＜25°,肋基宽度0.2mm＜w＜0.6mm。 通过结晶性和非结晶性两种材料的正交实验,研究了工艺参数对肋基宽度为w=0.5mm,顶角角度为30°的微结构成型精度的影响,结果表明:非结晶性的聚碳酸酯材料具有更高的成型精度,且压缩距离和压缩速度是影响成型精度的两个主要工艺参数。 距离浇口位置的不同会对微结构的成型精度产生影响,在距离浇口位置由近及远的位置,对成型精度具有最大贡献率的工艺参数依次是模具温度、压缩速度、压缩距离和延迟时间,并利用Moldflow对距离浇口位置不同处的主要工艺参数不同的原因进行了研究,对优化后的最佳工艺参数组合进行了验证。 微结构制件的散热实验表明,实验结果与理论计算吻合。与平板相比,散热面温度从70℃降至60℃,肋基宽度为0.5mm,顶角角度分别是15°和30°的微结构可将散热速率分别提高26.07％和12.89％。
散热材料;表面微结构;注射压缩法;工艺参数
北京化工大学
硕士
安全科学与工程
郑秀婷
2016
中文
TB34
90
2017-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）