歧管式全金刚石微通道表面终端及换热性能

采用直流电弧等离子体喷射装置沉积金刚石膜,利用高能激光将其加工成Z型歧管式全金刚石微通道,对微通道进行氢等离子体处理、酸处理和氟等离子体处理后获得氢终端、氧终端和氟终端。通过搭建泵驱两相流体测试平台开展金刚石微通道换热性能测试。研究发现,在恒定热流处理过程中,随运行时间增加,氢终端歧管式全金刚石微通道疏水性能快速降低;氧终端的亲水性能降低后趋于稳定;氟终端表面最为稳定,其疏水特性经初期轻微降低后保持恒定。同时,发现氧终端和氟终端的歧管式全金刚石微通道对沸腾初期换热以核态沸腾为主导,其核态为泡状流和弹状流。继续加热,大量气泡汇聚形成环形流,此时薄膜蒸发成为主导机制。疏水性的氟终端微通道会加速气泡成核,在流动沸腾状态下传热性能要大于氟终端。气泡过度的形成造成逆流的发生,氧终端微通道可以延缓逆流的发生,表现出更高的沸腾起始点和临界热流密度。而在沸腾状态氟终端微通道的传热系数高于氧终端,氟终端为更加适合的制备疏水性金刚石热沉的表面改性技术。