【技术实现步骤摘要】
本申请涉及传热，更具体地，涉及一种强化沸腾传热的表面结构及其制备方法。
技术介绍
1、随着电子元件的集成化与小型化发展，众多高功率能源系统，如雷达、激光器、发光二极管和微处理器等，需要在有限的空间里散发巨大的热量。相比单相液体对流冷却方式(如风扇等)，汽/液相变冷却方式(如毛细蒸发和沸腾等)充分利用了汽/液相变的巨大潜热，在低表面温度下可以实现高效的热量排放，因此在散热系统设计中受到越来越多的重视。
2、毛细蒸发的临界热流密度(chf)主要通过增厚液膜以提高表面的液体输运能力来提升。然而，增加毛细芯的厚度会显著提升表面的热阻，进而降低表面的换热系数(htc)。近年来，通过在较厚的液膜中引入汽泡，实现液膜沸腾，可以显著扩展汽液蒸发界面，提高换热系数，解决了表面结构厚度对临界热流密度提升和换热系数提高的矛盾需求。为提升汽液相变传热的性能，目前已有学者开发出具有高毛细抽吸性能的表面结构表面。然而，这些表面结构表面仅在强化液膜输运方面表现突出。
3、因此，如何制备一种表面结构，以实现液膜输运和汽泡脱离的协同强化，提高沸腾的传热效率和传热性能，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
4、申请内容
5、有鉴于此，本申请的核心在于提供一种强化沸腾传热的表面结构，以实现液膜输运、汽泡成核与汽泡脱离的协同强化，提高沸腾的传热效率和传热性能。
6、本申请的另一核心在于提供一种制备上述强化沸腾传热的表面结构的制备方法。
7、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
8
9、第一孔道的孔径大于第二孔道的孔径，第二孔道的孔径大于微尺度结构的宽度；
10、第一孔道、微尺度结构和第二孔道的数量均为多个。
11、可选地，在上述强化沸腾传热的表面结构中，多个第一孔道的排布方式至少包括阵列排布或随机排布中的一种；
12、阵列排布至少包括方形阵列、矩形阵列、环形阵列和六边形阵列排布的一种。
13、可选地，在上述强化沸腾传热的表面结构中，第一孔道的截面形状至少包括三角形、矩形、菱形、五边形、六边形、圆形、椭圆形和星形中的一种；和/或，
14、微尺度结构的类型至少包括空腔、微孔和裂缝中的一种。
15、可选地，在上述强化沸腾传热的表面结构中，第一孔道被构造成强化沸腾传热的表面结构上的盲孔孔道；或者，
16、第一孔道被构造成强化沸腾传热的表面结构上的通孔孔道；或者，
17、部分第一孔道被构造成强化沸腾传热的表面结构上的盲孔孔道，其余第一孔道被构造成强化沸腾传热的表面结构上的通孔孔道。
18、可选地，在上述强化沸腾传热的表面结构中，第一孔道至少包括渐扩孔道、渐缩孔道和均匀孔道中的一种。
19、可选地，在上述强化沸腾传热的表面结构中，第一孔道的孔径大小为10μm-1000μm，相邻两个第一孔道之间的间距为15μm-5000μm；和/或，
20、微尺度结构的高度为0.1μm-20μm，且高宽比大于2。
21、可选地，在上述强化沸腾传热的表面结构中，第二孔道的孔径范围为10μm-500μm，强化沸腾传热的表面结构的骨架的直径或宽度范围为20μm-100μm。
22、可选地，在上述强化沸腾传热的表面结构中，强化沸腾传热的表面结构包括多层编织网、烧结粉末、泡沫金属、沟槽、微柱阵列、电沉积多孔结构的一种或多种。
23、可选地，在上述强化沸腾传热的表面结构中，制备强化沸腾传热的表面结构的材料包括紫铜、黄铜、青铜、铝、硅、钛、不锈钢的一种或多种；和/或，
24、制备传热基板的材料包括紫铜、黄铜、青铜、铝、硅、钛、不锈钢的一种。
25、一种强化沸腾传热表面结构的制备方法，用于制备上述的强化沸腾传热的表面结构，包括：
26、制备均匀表面结构，均匀表面结构包括第二孔道；
27、制备第一孔道，在均匀表面结构上穿孔，形成具有第一孔道的第一表面结构；
28、将第一表面结构结合到传热基板上，以形成两者的结合体；
29、制备微尺度结构，采用刻蚀方法对传热基板与第一表面结构的结合体的表面进行处理，以在第一表面结构和传热基板上形成多个微尺度结构；
30、对至少一部分微尺度结构进行亲水性或疏水性表面改性处理。
31、可选地，在上述强化沸腾传热表面结构的制备方法中，在将第一表面结构结合到传热基板上步骤之前还包括预处理步骤，预处理步骤具体包括：
32、打磨传热基板的表面；
33、清洗打磨之后的传热基板和第一表面结构。
34、可选地，在上述强化沸腾传热表面结构的制备方法中，刻蚀方法至少包括化学刻蚀、喷砂、电镀和机械加工中的一种。
35、可选地，在上述强化沸腾传热表面结构的制备方法中，亲水性或疏水性表面改性处理的方法至少包括等离子体改性、表面涂层改性和表面接枝改性中的一种。
36、从上述技术方案可以看出，本申请公开的强化沸腾传热的表面结构，第二孔道的设置用于抽吸液体，多个微尺度结构的设置能够增加沸腾的有效汽泡成核位点，促进沸腾的起始。多个第一孔道的设置能够提供低阻力的汽体流动通道，使汽泡更快速地脱离。汽泡的脱离方向与散热方向一致，能够提高传热效率。多个第一孔道的设置分离了汽液流动，最小化了汽泡脱离和液体抽吸之间的干扰，从而增强了传热性能。
37、本申请公开的强化沸腾传热表面结构的制备方法，步骤简单，设计合理，易于实现，可操作性强，便于规模化制备生产，具有重要的实用价值和推广意义。
技术实现思路
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1.一种强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述强化沸腾传热的表面结构结合在传热基板(110)上并具有供汽泡脱离的第一孔道(101)、促进汽泡成核的微尺度结构(102)和供液体抽吸的第二孔道(103)；
2.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，多个所述第一孔道(101)的排布方式至少包括阵列排布或随机排布中的一种；
3.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第一孔道(101)的截面形状至少包括三角形、矩形、菱形、五边形、六边形、圆形、椭圆形和星形中的一种；和/或，
4.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第一孔道(101)被构造成所述强化沸腾传热的表面结构上的盲孔孔道；或者，
5.如权利要求4所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第一孔道(101)至少包括渐扩孔道、渐缩孔道和均匀孔道中的一种。
6.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第一孔道(101)的孔径大小为10μm-1000μm，相邻两个所述第一孔道(101)之间的间距为15
7.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第二孔道(103)的孔径范围为10μm-500μm，所述强化沸腾传热的表面结构的骨架的直径或宽度范围为20μm-100μm。
8.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述强化沸腾传热的表面结构包括多层编织网、烧结粉末、泡沫金属、沟槽、微柱阵列、电沉积多孔结构的一种或多种。
9.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，制备所述强化沸腾传热的表面结构的材料包括紫铜、黄铜、青铜、铝、硅、钛、不锈钢的一种或多种；和/或，
10.一种强化沸腾传热表面结构的制备方法，用于制备如权利要求1-9任一项所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，包括：
11.如权利要求10所述的强化沸腾传热表面结构的制备方法，其特征在于，在所述将所述第一表面结构结合到所述传热基板(110)上步骤之前还包括预处理步骤，所述预处理步骤具体包括：
12.如权利要求10所述的强化沸腾传热表面结构的制备方法，其特征在于，所述刻蚀方法至少包括化学刻蚀、喷砂、电镀和机械加工中的一种。
13.如权利要求10所述的强化沸腾传热表面结构的制备方法，其特征在于，所述亲水性或疏水性表面改性处理的方法至少包括等离子体改性、表面涂层改性和表面接枝改性中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述强化沸腾传热的表面结构结合在传热基板(110)上并具有供汽泡脱离的第一孔道(101)、促进汽泡成核的微尺度结构(102)和供液体抽吸的第二孔道(103)；
2.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，多个所述第一孔道(101)的排布方式至少包括阵列排布或随机排布中的一种；
3.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第一孔道(101)的截面形状至少包括三角形、矩形、菱形、五边形、六边形、圆形、椭圆形和星形中的一种；和/或，
4.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第一孔道(101)被构造成所述强化沸腾传热的表面结构上的盲孔孔道；或者，
5.如权利要求4所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第一孔道(101)至少包括渐扩孔道、渐缩孔道和均匀孔道中的一种。
6.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第一孔道(101)的孔径大小为10μm-1000μm，相邻两个所述第一孔道(101)之间的间距为15μm-5000μm；和/或，
7.如权利要求1所述的强化沸腾传热的表面结构，其特征在于，所述第二孔道(...
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