（机械工程专业论文）基于lldpe微流道换热器注塑成型的实验研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号t q 3 2 0 6 6学科分类号 4 6 0 2 0 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 2 0 0 3 2 密级 公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名 李嘉学号 2 0 1 0 0 1 0 0 3 2 获学位专业名称机械工程获学位专业代码 0 8 5 2 0 l 课题来源自选课题研究方向 应用研究 论文题目 基于l l d p e 微流道换热器注塑成型的实验研究 关键词微型换热器，微注射成型，正交实验，注塑工艺，换热器 论文答辩日期 2 0 1 2 0 5 3 0t 论文类型 应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师杨于光副教授北京化工大学塑料机械 评阅人1何亚东研究员、博导北京化工大学聚合物加工 中国思菲工程技 评阅人2张东华高工化工机械 术有限公司 答辩委员会主席何亚东研究员、博导北京化工大学聚合物加工 答辩委员1薛平研究员、博导北京化工大学聚合物加工 答辩委员2王华庆教授、博导北京化工大学故障诊断 答辩委员3何立东研究员、博导北京化工大学动力机械 答辩委员4颜廷俊教授北京化工大学石油机械 答辩委员5张东胜副教授北京化工大学工程测试与测量 答辩委员6李国昌高工北京燕山石化公司机械设备 冱：一 四 论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 中图分类号在( ( 中国图书资料分类法查询。 学科分类号在中华人民共和国国家标准( c b r1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询。 论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 摘要 基于l l d p e 微流道换热器注塑成型的实验研究 摘要 伴随着m e m s 的快速发展，塑料制件的小型化也成为可以实现的 梦想，微结构注射成型已经离我们越来越近，在这种背景下，我们尝 试用一种聚合物和金属复合结构的微型换热器代替以前的金属换热 器，众所周知，注塑成型具有加工方便，对于复杂结构的高度复制性 等特点，使得这样一种设想可以变为现实，随着未来国家对新材料的 大力研发，必将使得这一尝试得到更大的市场推广，聚合物微流道换 热器必将有广阔的发展前景。 根据微流道换热器的特点，将其作为研究对象，运用m o l d f l o w 软件对聚合物微型流道换热器进行了模拟研究，首先进行了最佳浇口 位置的分析，然后根据最佳浇口位置分析建立了一模一穴的有限元模 型，通过流动与翘曲分析，得出了填充和翘曲分析结果；通过一模双 穴的有限元模型的建立，得出一模双穴微型流道换热器的填充以及翘 曲分析结果；对比垂直进浇式，水平进浇式的流动分析和翘曲分析结 果，得出水平进浇式的翘曲变化最小。 通过正交实验的设计进行了聚合物微型流道换热器的注射成型 模拟的工艺研究，运用极差分析法和方差分析法探讨了不同工艺对制 品翘曲以及重量的影响，绘制出各工艺对翘曲量和重量的变化趋势 图，总结了最佳成型工艺配置。 北京化工大学硕士学位论文 利用实验室的微注射成型机进行了正交实验，以制件的重量作为 指标评价，结合极差分析以及方差分析得出了各个工艺因素对质量的 影响顺序，并绘制出工艺对质量的变化趋势图，最后得出了微型流道 换热器实验研究的最佳工艺配置。为后续研究者对聚合物微型流道换 热器注射成型的工艺研究提供了可借鉴的参考。 本课题的创新之处在于： ( 1 ) 将微型换热器运用聚合物微注塑成型的方式模拟以及实验， 打破了以往用金属制备换热器的传统，这是一种很好的尝试，因为微 注塑成型具有精度高，加工方便，价格便宜，能大批量的连续生产的 特点。 ( 2 ) 对聚合物微型流道换热器采用正交实验的方法进行研究， 通过模拟分析和实验研究相结合的方法，取得比较优异的工艺配置结 果。 关键词：微型换热器，微注射成型，正交实验，注塑工艺，换热器。 a b s t r a c t e x p e r i m e n t a ls t u d yo fi n j e c t i o nm o l d i n go f m i c r o c h a n n e lh e a te x c h a n g e rb a s e do n l l d p e a b s t r a ct a l o n gw i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fm e m s ，t h em i n i a t u r i z a t i o no f p l a s t i cp r o d u c tc a nb e c o m er e a l i z a b l ed r e a m m i c r o - s t r u c t u r ei n je c t i o n m o l d i n gh a sm o r ea n dm o r ec l o s et ou s ，i nt h i sb a c k g r o u n d ，w et r yt ou s e ap o l y m e ra n dm e t a lc o m p o s i t es t r u c t u r eo fh e a te x c h a n g e ri n s t e a do f p r e v i o u sm e t a lh e a te x c h a n g e r a si sk n o w n ，i n je c t i o nm o l d i n gh a st h e c h a r a c t e r i s t i c so fc o n v e n i e n tp r o c e s sa b i l i t ya n dah i g hr e p r o d u c t i o no f c o m p l e xs t r u c t u r e ，s oi tm a k e st h i sw i s hb e c o m e st r u e ，a so u rc o u n t r y v i g o r o u s l yd e v e l o pn e wm a t e r i a l i nt h ef u t u r e ，t h i s t e c h n o l o g yw i l l a c h i e v em o r em a r k e tp r o m o t i o n p o l y m e rm i c r o c h a n n e lh e a te x c h a n g e r m u s th a v eb r o a dd e v e l o p m e n tp r o s p e c t s a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fm i c r o c h a n n e lh e a te x c h a n g e ri n t h i s p a p e r ，r e s e a r c ho b j e c ti s e s t a b l i s h e d ，u s i n g m o l d f l o ws o , w a r e s i m u l a t ep o l y m e rm i c r o c h a n n e l h e a te x c h a n g e r f i r s t ，t h eb e s t g a t e l o c a t i o nh a sb e e na n a l y s e d ，t h e nb a s e do nb e s tg a t el o c a t i o na n a l y s i s ，i t c a ne s t a b l i s ham o d eo ft h ef i n i t ee l e m e n tw i t ho n ec a v i t yo fo n em o l d t h r o u g hf i l l i n ga n dh o l d i n gp r e s s u r ea n dw a r pa n a l y s i s ，i tc a nc o n c l u d e i i i 北京化工大学硕士学位论文 t h a tt h ef l o wa n d w a r pa n a l y s i sr e s u l t t h r o u g he s t a b l i s h i n gam o d eo f t h e f i n i t ee l e m e n tw i t ht w oc a v i t i e so fo n em o l d ，i tc a nc o n c l u d et h a tt w o c a v i t i e so fo n em o l do fm i c r o c h a n n e lh e a te x c h a n g e ro ft h ef i l l i n ga n d w a r pr e s u l t s c o m p a r e dt om e l ti n t og a t ew i t hv e r t i c a la n dl e v e lt y p eo n f l o wa n a l y s i sa n dw a r pa n a l y s i s ，i tc a nc o n c l u d et h a tl e v e lt y p ei sb e t t e r t h a nv e r t i c a lt y p e t h r o u g ho r t h o g o n a le x p e r i m e n td e s i g n o ft h e p o l y m e r m i c r o c h a n n e l h e a te x c h a n g e r ，i n je c t i o nm o l d i n gp r o c e s sr e s e a r c hi s s i m u l a t e d ，u s i n gr a n g ea n a l y s i s m e t h o dd i s c u s sd i f f e r e n t p r o c e s s i n f l u e n c et h ep r o d u c to fw a r p ，d r a w i n go u te v e r yp r o c e s sp a r a m e t e r s m a k e st h ec h a n g et r e n dd i a g r a mo ft h eq u a n t i t i e so fw a r p f i n a l l y ，i ti s s u m m a r i z e dt h a tt h eb e s tm o l d i n gp r o c e s sc o n f i g u r a t i o n u s i n gl a b o r a t o r y m i c r o i n je c t i o nm o l d i n g m a c h i n e so nt h e o r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，a n dc o n s i d e r i n gt h eq u a l i t yo ft h ep r o d u c ta s e v a l u a t i o ni n d e x ，i tc a nc o n c l u d et h a te v e r yp r o c e s sf a c t o ri n f l u e n t s e q u e n c eo fq u a l i t y d r a w i n go u te v e r yp r o c e s sp a r a m e t e r sm a k e st h e c h a n g et r e n dd i a g r a mo ft h eq u a n t i t i e so fw a r p f i n a l l y ，i ti ss u m m a r i z e d t h a tt h eb e s t m o l d i n gp r o c e s sc o n f i g u r a t i o n o fm i c r o c h a n n e l h e a t e x c h a n g e ro n t h ee x p e r i m e n t a ls t u d y ，f u t u r er e s e a r c h e r sw h os t u d y p o l y m e ri n j e c t i o nm o l d i n gt e c h n o l o g yo fm i c r o c h a n n dh e a te x c h a n g e r c a nb ep r o v i d e ds o m ev a l i dr e f e r e n c e a b s t r a c t t h i sp a p e r si n n o v a t i o nl i e si n ： ( 1 ) a p p l y i n g t h em e t h o do f p o l y m e rm i c r o i n je c t i o nm o l d i n gb y s i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t a ls t u d yt om i c r o s t r u c t u r eh e a te x c h a n g e r , t h i s m e t h o db r e a kp r e v i o u sp r e p a r a t i o no fm e t a lh e a te x c h a n g e ro nt h e t r a d i t i o nm e t h o d ，t h i si sav e r yg o o dt r y , b e c a u s ei n je c t i o nm o l d i n gh a s s o m ec h a r a c t e r i s t i c s ，s u c ha sh i g hp r e c i s i o n ，c h e a pp r i c e ，e a s yp r o c e s s i n g ， l a r g eq u a n t i t i e so f c o n t i n u o u sp r o d u c t i o na n ds oo n ( 2 ) u s i n go r t h o g o n a le x p e r i m e n tm e t h o do np o l y m e r m i c r o c h a n n e lh e a te x c h a n g e ri n je c t i o nm o l d i n g t h r o u g ht h es i m u l a t i o n a n a l y s i sa n de x p e r i m e n t a lr e s e a r c h ，i tc a nc o n c l u d et h a tam o r ee x c e l l e n t p r o c e s sc o n f i g u r a t i o nr e s u l t k e yw o r d ：m i c r o h e a te x c h a n g e lm i c r oi n j e c t i o nm o l d i n g ， o r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，i n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s ，h e a te x c h a n g e r v 目录 目录 第一章绪论1 1 1 前言1 1 2 聚合物微流道换热器注塑成型简介2 1 3 微注塑成型研究现状2 1 3 1 微换热器的研究进展2 1 3 2 微注塑成型的发展3 1 3 3 微注塑成型理论的研究近况4 1 4 微换热器研究的目的6 1 5 微换热器研究的主要方法7 1 6 研究的技术路线8 第二章微注塑成型加工技术及其理论基础一9 2 1 传统注塑成型的原理9 2 1 1 注塑成型过程的塑化理论9 2 1 2 注塑成型的充模过程1 0 2 2 传统注塑成型的工艺条件1 3 2 2 1 温度1 3 2 2 2 压力1 5 2 2 3 成型周期1 6 2 3 微注塑成型技术1 7 2 3 1 微注塑成型材料1 8 2 3 2 微注塑成型机1 8 2 3 3 微注塑模具1 9 2 3 4 微注射工艺1 9 第三章l l d p e 微流道换热器微注塑成型的数值模拟2 l 3 1m o l d f l o w 软件介绍2 1 3 2 建立模型以及网格划分2 1 3 2 1 几何建模2 1 3 2 2 网格划分2 3 3 3 一模一穴的有限元分析2 4 3 3 1 合理浇口位置的模拟2 4 北京化工大学硕士学位论文 3 3 2 填充一保压一翘曲分析2 5 3 4 垂直进浇式一模双穴的有限元分析：3 4 3 4 1 浇注系统的建立3 5 3 4 2 冷却系统的建立3 6 3 4 3 工艺材料的选用3 7 3 4 4 垂直式进浇式一模两穴的填充一保压一翘曲分析3 8 3 5 平行进浇式一模双穴有限元分析4 8 3 5 1 平行进浇式一模两穴的填充一保压一翘曲分析4 9 3 6 本章小结6 0 第四章l l d p e 微型流道换热器微注塑成型的工艺模拟6 1 4 1 翘曲变形的注塑成型过程的模拟6 1 4 1 1 模拟模型的建立6 1 4 1 2 注塑工艺参数的设置6 2 4 1 3 注塑过程的工艺模拟6 2 4 1 4 极差分析6 3 4 1 5 方差分析6 5 4 2 制品重量的注塑成型过程的模拟6 6 4 2 1 注塑工艺参数的设置6 6 4 2 2 注塑过程的工艺模拟6 7 4 2 3 极差分析6 8 4 2 4 方差分析7 1 4 3 本章小结7 1 第五章l l d p e 微流道换热器微注塑成型的实验研究7 3 5 1 实验设施和材料的准备7 3 5 1 1 实验所需要的加工设备7 3 5 1 2 实验所用的原料7 5 5 2 微流道换热器注塑成型的实验7 5 5 2 1 微流道换热器注塑实验过程7 6 5 3 实验结果的讨论7 8 5 3 1 极差分析7 8 5 3 2 方差分析8 0 5 4 实验分析8 0 5 5 本章小结8 1 第六章结论与展望8 3 6 1 结论8 3 目录 6 2 展望8 3 参考文献8 5 致谢8 9 作者及导师简介9 l i i l 北京化工大学硕士学位论文 a b s t r a c t c h a p t e r s li n t r o d u c t i o n 1 1 1p e r f a c e l 1 2i n t r o d u c t i o no f i n j e c t i o nm o l d i n go f p o l y m e rm i c r oc h a n n e lh e a te x c h a n g e r 2 1 3r e s e a r c hs t a t u so f m i c r oi n j e c t i o nm o l d i n g 2 1 3 1 r e s e a r c hp r o g r e s so f m i c r oh e a te x c h a n g e r 2 1 3 2 d e v e l o p m e n to f m i c r oi n j e c t i o nm o l d i n g 3 1 3 3 r e c e n tr e s e a r c hd e v e l o p m e n t so f m i c r o - i n j e c t i o nm o l d i n gt h e o r y 4 1 4p u r p o s eo f t h er e s e a r c ho f m i c r oh e a te x c h a n g e r 6 1 5c h i e f m e t h o do f t h er e s e a r c ho f m i c r oh e a te x c h a n g e r 6 1 6t e c h n i c a lr o u t eo f t h er e s e a r c e 7 c h a p t e r s 2m i c r oi n j e c t i o nm o l d i n gt e c h n o l o g ya n d t h e o r e t i c a lb a s i s 9 2 1t h ep r i n c i p l eo f t r a d i t i o n a li n j e c t i o nm o l d i n g 9 2 1 1t h e p l a s t i c i z i n g t h e o r y o f i n j e c t i o n m o l d i n g p r o c e s s 9 2 1 2t h em o u l df i l l i n go f 岫e c t i o np r o c e s s 1 0 2 2t r a d i t i o nc o n d i t i o no f i n j e c t i o nm o l d i n g 1 3 2 2 1t e m p e r a t u r e 1 3 2 2 2p r e s s u r e 1 5 2 2 3m o l d i n gc y c l e 1 6 2 3m i c r oi n j e c t i o nm o l d i n gt e c h n o l o g y 17 2 3 1t h ei n j e c t i o nm o l d i n gm a t e r i a l s 1 8 2 3 2m i c r oi n j e c t i o n m o l d i n g m a c h i n e 1 8 2 3 3m i c r oi n j e c f i o nm o u l d 1 9 2 3 4m i c r oi n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s 2 0 c h a p t e r 3n u m e r i c a ls i m u l a t i o no f m i c r oi n j e c t i o nm o l d i n gb a s e do n m i c r o - c h a n n e lh e a te x c h a n g e ro fl l d p e 2 1 3 1t h ei n t r o d u c t i o no f m o l d f l o ws o f t w a r e 2 1 3 2s e tm o d e la n dg r i dp a r t i t i o n 2 1 3 2 1g e o m e t r i cm o d d i n g 2 1 3 2 2m e s hd i v i s i o n 一2 3 3 3t h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so f o n ec a v i t yo f o n em o l d 2 4 3 3 1 r e a s o n a b l es i m u l a t i o no f t h eg a t el o c a t i o n 2 4 目录 3 3 2f i l l i n g h o l d m gp r e s s u r e w a r pa n a l y s i s 2 5 3 4v e r t i c a li n t og a t et y p eo f t w oc a v i t i e so f o n em o l d 3 4 3 4 1t h ee s t a b l i s h m e n to f g a t ei n j e c t i o ns y s t e m 3 5 3 4 2t h ee s t a b l i s h m e n to f c o o l i n gs y s t e m 3 6 3 4 3p r o c e s sm a t e r i a ls e l e c t i o n 3 7 3 4 4f i l l i n g - h o l d i n gp r e s s u r e - w a r pa n a l y s i so fv e r t i c a li n t og a t et y p eo ft w oc a v i t i e so fo n e m o l d 3 8 3 5t h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so fp a r a l l e li n t og a t et y p eo ft w oc a v i t i e so fo n em o l d z 1 8 3 5 1 f i l l i n g - h o l d i n gp r e s s u r e - w a r pa n a l y s i so f p a r a l l e li n t og a t et y p eo f t w oc a v i t i e so f o n e m o l d - 4 9 3 6t h es u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 6 0 c h a p t e r4p r o c e s ss i m u l a t i o no fm i c r oi n j e c t i o nm o l d i n gb a s e do n m i c r o c h a n n e lh e a te x c h a n g e ro fl l d p e 6 1 4 1t h es i m u l a t i o no f w a r po f i n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s 6 1 4 1 1t h ee s t a b l i s ho f s i m u l a t i o nm o d e l 6 1 4 1 2i n j e c t i o n m o l d i n g p r o c e s sp a r a m e t e rs e t 6 2 4 1 3p r o c e s ss i m u l a t i o no fi n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s 6 2 4 1 4r a n g ea n a l y s i s 6 3 4 1 5v a r i a n c ea n a l y s i s 6 5 4 2i n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s ss i m u l a t i o no f p r o d u c tw e i g h t 6 6 4 2 1i n j e c t i o n m o l d i n g p r o c e s s p a r a m e t e rs e t 6 6 4 2 2p r o c e s ss i m u l a t i o no f i n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s 6 7 4 2 3r a n g ea n a l y s i s 6 8 4 2 4v a r i a n c ea n a l y s i s 7 1 4 3t h es u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 7 1 c h a p t e r5e x p e r i m e n tr e s e a r c ho fm i c r oi n j e c t i o nm o l d i n gb a s e do n m i c r o c h a n n e lh e a te x c h a n g e ro fl l d p e 7 3 5 1e x p e r i m e n t a lf a c i l i t i e sa n dm a t e r i a lp r e p a r a t i o n 7 3 5 1 1t h e n e c e s s a r yp r o c e s s i n ge q u i p m e n to fe x p e r i m e n t 7 3 5 。1 2t h e n e c e s s a r y m a t e r i a lo f e x p e r i m e n t 7 5 5 2t h e e x p e r i m e n to f i n j e c t i o nm o l d i n g o f m i c r o - c h a n n e lh e a te x c h a n g e r 7 5 5 2 1 e x p e r i m e n tp r o c e s so f i n j e c t i o nm o l d i n go f m i c r o c h a n n e lh e a te x c h a n g e r 7 6 5 3t h ed i s c u s s i o no f e x p e r i m e n tr e s u l t 7 8 5 3 1 r a n g ea n a l y s i s 7 8 v 北京化工大学硕士学位论文 5 3 2v a r i a n c ea n a l y s i s 8 0 5 4e x p e r i m e n tc o n c l u s i o n 8 0 5 5t h es u m m a r y0 f t h i sc h a p t e r 8 1 c h a p t e r6c o n c l u s i o na n dp r o s p e c t 8 3 6 1c o n c l u s i o n 8 3 6 2p r o s p e c t 8 3 r 薯! f e r a n c e s 8 5 t h a n k s 8 9 a u t h o r a n ds u p e r v i s o ri n f o r m a t i o n 9 1 v i 目录 t r v p m 符号说明 每个水平下的均值 各因素下均值最大值与最小值之差 铝片的体积 制品的密度 制品的质量 v i i 第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 伴随着纳米科学技术的兴起并不断向前的发展，以及微电机技术的快速发展，使 得微小尺寸下换热研究被广大研究人员所重视。目前带有微结构槽道的小型微换热器 是未来发展的一个重要方向，在未来有着光明的应用前景。微结构槽道换热器目前是 微换热器中非常常见的一种，但其结构都是由金属，硅片或者由其他材料加工制作而 成，虽然这些材料制造的微换热器换热的效率非常高，但在设计和制作上有很大的难 度，并且消耗的费用很大。基于这样一种现状，考虑到聚合物加工的方便性，并且价 格便宜，重复加工生产效率高等诸多优点，所以可以用聚合物代替金属来实现微换热 器的换热功能，其结构是在聚合物薄片上加工出若干个微小沟槽或者微小孔径，采用 高精密微注塑成型的方法对带有这种结构的薄片进行大批量的复制加工。伴随着微型 注塑机的高精密化，以及注塑产品的微小化，越来越多的微米级塑料制品的出现，使 得带有微小结构的聚合物微换热器的加工生产有了很高的实用意义和价值。与此同 时，随着微小尺寸往越来越高的精度级别发展，对注塑机性能，模具，成型材料，注 塑工艺的控制都提出了更高的要求。相对于普通注塑成型而言，微结构注塑成型加工 难度更大，成型的复杂因素更多，对制品质量的影响因素更加难以把握，这就要求我 们对材料工艺有良好把握的前提下，对模具以及设备有更好的设计，才能生产出高质 量的微结构注塑产品。由于目前微结构注塑成型的理论尚不完善，相关的研究还不够 深入，所以对于微小结构的塑料制品，特别是微米级的精密塑料制品的研究以及生产 还处于一个起步发展阶段。微注塑成型所涉及的学科理论较多，很多学科相互交叉， 有聚合物加工流变学、注塑成型理论及设备、混合设备及理论，传热学、流体力学、 有限元法等诸多学科，并且对设备的控制精度要求很高，所以，在微注塑加工方面至 今没有建立出一套完整而系统的指导方法，这也需要我们在这方面进行更加深入而有 效的研究。虽然微注塑成型理论尚不健全，但是建立在传统注塑成型理论之上进行微 注塑成型的研究还是有很多的借鉴的价值n 。3 1 北京化工大学硕士学位论文 1 2 聚合物微流道换热器注塑成型简介 利用聚合物l l d p e 微流道换热器代替金属而制作一种聚合物与金属复合的微型 流道换热器，研究这种微型流道换热器注塑工艺对制件的影响，得出聚合物微型流道 换热器的最佳工艺配置。利用正交实验法对聚合物微流道换热器进行模拟与实验，并 利用极差分析以及方差分析得出最终的结论，为聚合物微换热器注塑成型的加工提供 有用的借鉴。 1 3 微注塑成型的研究现状 1 3 1 微换热器的研究进展 换热器从最早的大管壳形式发展到现在的上个世纪的前叶的紧凑型板翅形式再 n - 十世纪末的微结构流道换热器，其结构尺寸逐步减小，换热效果也逐渐增强。微 流道换热器的最早的工程背景起源于上世纪八十年代，当时是为了解决电子元器件的 冷却和微机电系统的散热传热问题。1 9 8 1 年，p e a s e 与t u c k e r m a n 共同提出了微流道 换热器这一概念。随后不久，用于两流体进行热交换的通道微流道换热器问世。伴随 微机电技术的快速发展，如光刻法( l i g a ) 、平板印刷术、钻石切削技术、化学刻蚀 技术、离子束技术以及微电子控制技术等微加工生产技术的出现，使得这项技术被极 大的运用到电子元器件微型化的加工生产中，相继产生了微型齿轮，微型传感器，微 型冷凝器，微型芯片，微型导管等一系列微型产品【4 - 7 】。微结构换热器也在此背景下得 到了发展，现在人们能够制造出来流体槽道在几微米级到几百微米级的高效微换热 器。微结构换热器通常被用在航天航空，微电子，传感器等领域的冷却方面，特别在 对有换热需要的机械设备中将发挥极其重要的应用价值。微结构换热器是通过几十组 微流道槽使得换热表面积增大而实现换热功能，其体积小，质量轻，换热性能大，但 对加工精度要求较高，微结构换热器可用的聚合物材料有有机玻璃( 俗称亚克力) ， 金属材料镍，无机非金属材料陶瓷等【8 】，选用金属镍作为换热材料，利用新的加工工 艺制造出来的微结构换热器单位面积的换热效率是有机高分子材料的微流道换热器 的换热效率的5 倍以上 9 - o 】。 l u cf e d e r z o n i 1 1 】等设计了一种带有微结构矩形槽的微结构换热器，它是用氧化铝 粉和聚合物颗粒经过共混，放入挤出机融溶后挤出造粒，然后用研磨机研磨出成微细 的粉状结构，再放入微结构注塑机进行微流道换热器的注射成型，成型出的微换热器 器经过分层，回火处理等工艺处理最终制成多层结构状的微流道换热器，每一层的矩 2 第一章绪论 形微结构槽是由5 0 0 微米宽和5 0 0 微米长的微结构槽所构成，由于采用的是多层堆积 的微结构形式，所以极大的增大了微流道换热器的接触表面积，很好的实现了换热效 果，这种形式的微流道换热器虽然制作工艺程序多，但制作难度并不大，可以很好的 被应用于相关器件的冷却上去。 姜裴学教授以及其研究团队成员【1 2 j 共同研究了微流道换热器和多孔介质网状式 微流道换热器的两种结构的换热器，并通过实验对这两种结构进行传热性