【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料微通道加工领域，特别涉及一种亲疏水交替分布微通道激光制备方法及装置。
技术介绍
1、随着芯片向小型化、智能化、高集成化发展，导致芯片热流密度急剧上升。为了保证电子器件的工作稳定可靠，及时排除多余的热量，迫切需要体积小、重量轻、结构紧凑、传热效率高的微型换热器件来有效解决散热问题。微通道散热器已被证实是最有潜力的冷却方法之一。而常规的微通道在流动方向上存在两相流不稳定以及气泡聚集长大的问题，进而影响其传热效率。而在微通道内制备出垂直或平行于流动方向交替排布的亲/疏水表面，可使亲/疏水表面在流动沸腾过程中的优势相互结合，进而显著提升流动沸腾换热特性。
2、目前制备超交替排布的亲/疏水表面加工方法主要是通过电沉积、化学气相沉积、水热法、溶胶-凝胶法、喷涂、阳极氧化、等离子体法、化学刻蚀和激光加工等多种技术手段复合处理得到，其制备工艺流程复杂；且在微通道细小区域内制备交替排布的亲/疏水表面，常规的加工手段难以获得。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述技术问题，提出一种环境可控的倒置激光加工装置及方法，通过改变激光所处工况环境，进而实现对微通道内制备出交替分布的疏水结构。
2、本专利技术采用的技术方案是，一种环境可控的倒置激光加工装置，包括升降轴、样品固定台、移动平台、出气/液口、密封腔、激光头、石英窗口、进气/液口，所述样品固定台连接在升降轴上，其可在电机驱动下进行升降运动，实现在不同气氛下激光焦距的微调；所述的升降轴与密封腔固定在移动平台上，移
3、利用上述装置进行亲疏水交替分布微通道激光制备方法，包括以下步骤：先利用激光在大气环境中样品表面制备出微通道；再利用激光在还原性气氛中进行微纳织构加工以及钝化处理，使得微通道内待疏水处理区域形成疏水微纳织构；最后待对亲水处理区域通过激光在氧化性气氛或溶液中进行羟基化活化处理形成亲水表面。
4、优选的，所述激光为脉冲激光，焦点处的光斑半径大于等于10μm；激光扫描的波长为200-1200nm，脉宽为纳秒、皮秒、飞秒，功率为1-100w，频率为5-50khz，扫描间距为5-200μm，扫描速度为1-100 mm/s。
5、进一步的，激光扫描的波长为532 nm，脉宽：30纳秒，功率为10-50w，频率为5-50khz，扫描间距为10-50μm，扫描速度为1-30 mm/s。
6、优选的，所述密封腔体充入疏水处理气体种类为氢气、甲烷、四氟甲烷的一种或两种，其气体压力为1.0×10-4-2.0×105 pa。
7、优选的，所述密封腔体充入亲水处理气体种类为水蒸汽、氧气、臭氧的一种或两种，其气体压力为1.0×10-4-2.0×105 pa。
8、优选的，所述的密封腔体充入亲水处理溶液种类为水、双氧水、乙醇、氢氧化钠、硫酸的一种，其液体流速为0.1 l/min-30 l/min相对压力为0.1-100.0 kpa。
9、本专利技术的有益效果在于：
10、（1）微通道疏水区通过激光加工在微通道内制备出微纳织构，增加微通道内局部粗糙度；激光在疏水气氛下产生的等离子体可将样品表面进一步提升其疏水性能。
11、（2）微通道亲水区通过调控激光离焦量，可实现微通道内亲水区局部抛光，降低亲水区粗糙度；激光在亲水气氛下产生的等离子体可将样品表面羟基化，提升其亲水性能。
12、（3）在加工过程中降低激光刻蚀出的物质重新沉积在样品表面，降低了二次沉积对样品亲疏水特性的影响；同时在溶液浸没激光加工过程中，可排出激光等离子体空化产生的气泡，降低气泡对激光加工产生影响。
13、（4）通过改变激光所处工况环境，可实现对微通道内区域进行选择性活化或者钝化，成功制备出微通道内交替分布的亲/疏水表面。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种环境可控的倒置激光加工装置，其特征是：包括升降轴、样品固定台、移动平台、出气/液口、密封腔、激光头、石英窗口、进气/液口，所述样品固定台连接在升降轴上，其可在电机驱动下进行升降运动，实现在不同气氛下激光焦距的微调；所述的升降轴与密封腔固定在移动平台上，移动平台在电机的驱动下可带动样品在平面上进行运动；所述的进气/液口通过三通波纹管分别与流量计和驱动泵相连，可实现样品密封腔体中气体流量和溶液流速的调控；所述的出气/液口通过三通波纹管分别与真空泵和回液泵相连，可实现样品密封腔内压力调控。所述的激光头产生的激光可透过石英窗口聚焦在加工样品表面，激光头在电机的驱动下带动激光进行运动，实现样品深度加工，所述的石英窗口可拆卸，样品通过石英窗口拆装安装在样品台上。
2.根据权利要求1所述的一种环境可控的倒置激光加工装置进行亲疏水交替分布微通道激光制备方法，其特征是：包括以下步骤：先利用激光在大气环境中样品表面制备出微通道；再利用激光在还原性气氛中进行微纳织构加工以及钝化处理，使得微通道内待疏水处理区域形成疏水微纳织构；最后待对亲水处理区域通过激光在氧化性气氛或溶液中进行羟基
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述激光为脉冲激光，焦点处的光斑半径大于等于10μm；激光扫描的波长为200-1200nm，脉宽为纳秒、皮秒、飞秒，功率为1-100W，频率为5-50kHz，扫描间距为5-200μm，扫描速度为1-100 mm/s。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：激光扫描的波长为532 nm，脉宽：30纳秒，功率为10-50W，频率为5-50kHz，扫描间距为10-50μm，扫描速度为1-30 mm/s。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述密封腔体充入疏水处理气体种类为氢气、甲烷、四氟甲烷的一种或两种，其气体压力为1.0×10-4-2.0×105 Pa。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述密封腔体充入亲水处理气体种类为水蒸汽、氧气、臭氧的一种或两种，其气体压力为1.0×10-4-2.0×105 Pa。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述的密封腔体充入亲水处理溶液种类为水、双氧水、乙醇、氢氧化钠、硫酸的一种，其液体流速为0.1 L/min-30 L/min相对压力为0.1-100.0 KPa。
...【技术特征摘要】
1.一种环境可控的倒置激光加工装置，其特征是：包括升降轴、样品固定台、移动平台、出气/液口、密封腔、激光头、石英窗口、进气/液口，所述样品固定台连接在升降轴上，其可在电机驱动下进行升降运动，实现在不同气氛下激光焦距的微调；所述的升降轴与密封腔固定在移动平台上，移动平台在电机的驱动下可带动样品在平面上进行运动；所述的进气/液口通过三通波纹管分别与流量计和驱动泵相连，可实现样品密封腔体中气体流量和溶液流速的调控；所述的出气/液口通过三通波纹管分别与真空泵和回液泵相连，可实现样品密封腔内压力调控。所述的激光头产生的激光可透过石英窗口聚焦在加工样品表面，激光头在电机的驱动下带动激光进行运动，实现样品深度加工，所述的石英窗口可拆卸，样品通过石英窗口拆装安装在样品台上。
2.根据权利要求1所述的一种环境可控的倒置激光加工装置进行亲疏水交替分布微通道激光制备方法，其特征是：包括以下步骤：先利用激光在大气环境中样品表面制备出微通道；再利用激光在还原性气氛中进行微纳织构加工以及钝化处理，使得微通道内待疏水处理区域形成疏水微纳织构；最后待对亲水处理区域通过激光在氧化性气氛或溶液中进行羟基化活化处理形成亲水表面。
3...
【专利技术属性】
技术研发人员：王尉，康嘉杰，佘丁顺，岳文，孟德忠，朱丽娜，王浩东，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。