納米孔鏈雙層復(fù)合表面過冷池沸騰傳熱特性

石爾，易蘋，趙斌，汪瓊，張成云

（1 長沙理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，湖南 長沙 410114；2 廣州大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006）

微能源、微化工、核反應(yīng)工程和大規(guī)模集成電路等裝置功率密度的急劇增加和設(shè)備的微型化對散熱解決方案提出越來越高的要求，以確保換熱裝置的緊湊性、高效性和穩(wěn)定運(yùn)行。利用蒸發(fā)潛熱的微尺度沸騰相變冷卻技術(shù)被認(rèn)為是解決當(dāng)下高熱通量器件熱管理問題最有效的方法之一[1]。但相變傳熱技術(shù)的應(yīng)用受到臨界熱通量（CHF）的限制，它決定了沸騰傳熱裝置的上限[2]。

已有研究表明，微納多孔表面由于增加換熱面積，提供豐富的汽化核心和更強(qiáng)的液體供應(yīng)能力，能有效改善沸騰傳熱性能，提升臨界熱通量[3-4]。由于氣-液相變過程固有的多尺度特征以及蒸氣的逸出和液體補(bǔ)充對有效孔徑的大小存在不同要求[5]，研究者在金屬表面設(shè)計了樹林狀基礎(chǔ)沉積蜂窩狀微納雙尺度多孔[6]、微槽覆蓋納米線[7]、微納通道覆蓋微納孔[8]等多層級結(jié)構(gòu)實現(xiàn)強(qiáng)毛細(xì)作用力和高滲透率之間的平衡。由于換熱表面液體補(bǔ)充和氣泡逸出在成核位點存在反向流動阻力，在高熱通量區(qū)或接近臨界熱通量時，氣液兩相之間存在的嚴(yán)重逆流摩擦阻力使得液體向汽化界面補(bǔ)給困難，這是觸發(fā)CHF的基本機(jī)制[9]。一些研究者構(gòu)造多孔蓮花銅結(jié)合凹槽[10]、矩形干道式通道覆蓋燒結(jié)多孔銅顆粒[11-12]等結(jié)構(gòu)，力圖合理分配氣相和液相的流道。Zhang 等[11]發(fā)現(xiàn)多孔燒結(jié)層和小通道結(jié)合的雙層結(jié)構(gòu)可以很好地調(diào)節(jié)氣液分布，形成獨(dú)立的氣-液流動路徑，減小氣液逆流阻力，有效提高沸騰傳熱性能；同時認(rèn)為加熱表面和多孔結(jié)構(gòu)的連接方式對干道式多孔結(jié)構(gòu)沸騰傳熱性能影響很大，應(yīng)盡量減少兩者間的接觸熱阻[12]。Kibushi等[10]指出多孔蓮花銅結(jié)合溝槽的雙層結(jié)構(gòu)中液體和蒸氣在多孔或溝槽中流動壓力損失之間存在平衡，導(dǎo)致水和FC-72的液體補(bǔ)充和氣泡逸出存在兩種不同的協(xié)同輸運(yùn)方向，大大增強(qiáng)了飽和池沸騰的CHF。近年，超快激光表面加工技術(shù)因其具有非接觸、高度可控、對基材無依賴以及加工過程無熱效應(yīng)等優(yōu)點[13-14]，成為極具競爭力的沸騰表面微納米結(jié)構(gòu)加工技術(shù)。Kruse 等[15]利用飛秒激光在不銹鋼表面燒蝕不同峰谷高度的丘狀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了蒸餾水飽和池沸騰的CHF 增加1.56 倍，傳熱系數(shù)增加近3 倍。Sitar 等[16]在激光結(jié)構(gòu)化微腔硅表面進(jìn)行池沸騰實驗，發(fā)現(xiàn)在整個熱通量范圍展現(xiàn)優(yōu)異的沸騰傳熱性能，并指出激光加工技術(shù)在強(qiáng)化傳熱領(lǐng)域具有巨大的潛力。

綜上，將多孔表面和氣液自適應(yīng)協(xié)同輸運(yùn)的多層級結(jié)構(gòu)相結(jié)合，有望進(jìn)一步提升換熱表面的換熱性能。低沸點工質(zhì)可在較低溫度范圍沸騰并吸收大量熱量[17]，過冷沸騰在高熱流換熱場合廣泛應(yīng)用[18]。因此，本文以HFE-7100為工質(zhì)，采用飛秒激光加工在硅基表面構(gòu)建一種具有大量汽化核心和氣液相自適應(yīng)協(xié)同輸運(yùn)的納米孔鏈層級結(jié)構(gòu)，形成氣液自適應(yīng)調(diào)控沸騰表面相界面的通道，研究在不同過冷度下池沸騰換熱性能，通過高速攝像開展氣泡動力學(xué)行為的可視化研究，探究過冷度和熱通量對氣泡演變和氣液輸運(yùn)的影響，通過實驗數(shù)據(jù)深入了解雙層多孔表面的強(qiáng)化沸騰傳熱機(jī)理。

1 雙層多孔表面的結(jié)構(gòu)特點

本實驗樣品選用摻P的N型硅片，尺寸規(guī)格為10mm×10mm×0.5mm。采用鈦藍(lán)寶石激光器作為加工光源（中心波長800nm，美國相干公司飛秒激光系統(tǒng)），通過飛秒脈沖激光放大級輸出飛秒激光脈沖，對三維微位移平臺上的硅片樣品以2mW 的激光功率和1mm/s的掃描速度進(jìn)行線掃描，誘導(dǎo)出二維嵌套的納米孔鏈雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)（簡稱雙層多孔結(jié)構(gòu)），其詳細(xì)加工工藝見文獻(xiàn)[19]。獲得的雙層多孔表面掃描方式和逐層結(jié)構(gòu)如圖1所示。輸出脈沖在硅表面沿垂直方向掃描加工一次后形成納米孔結(jié)構(gòu)后，再沿水平方向掃描加工一次。由于第一次激光掃描形成的納米孔結(jié)構(gòu)降低硅片的燒蝕閾值，在硅表面同一位置先后燒蝕兩次后誘導(dǎo)出二維嵌套的納米孔鏈層級結(jié)構(gòu)。

圖1 飛秒激光加工表面結(jié)構(gòu)

通過掃描電子顯微鏡（JEOL SM-84041）考察沸騰傳熱表面形貌，如圖2所示。雙層多孔結(jié)構(gòu)表面單個納米孔長約為600nm，寬約為300nm，部分孔互相連通形成尺度更大的孔。與此同時，激光和材料作用時產(chǎn)生的等離子體羽流會在微米結(jié)構(gòu)上形成特定形貌的自組織納米結(jié)構(gòu)，在大氣環(huán)境中硅表面形成顆粒狀納米結(jié)構(gòu)分布在“脊”上，如圖2(b)所示。

圖2 雙層多孔結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖

2 實驗部分

2.1 實驗裝置和參數(shù)測量

圖3 為池沸騰實驗系統(tǒng)。該裝置由池沸騰室、加熱模塊、溫度控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及可視化模塊組成。池沸騰室由透明有機(jī)玻璃制成，內(nèi)部尺寸為120mm×120mm×120mm。工質(zhì)為未經(jīng)除氣的氟化液HFE-7100，其在1atm（1atm=101325Pa）下沸點為61℃。沸騰池頂部連接1個集氣袋，保證腔體內(nèi)壓力始終處于1atm。加熱模塊由主加熱和輔助加熱部分組成。其中，主加熱部分為直流電源連通硅片通過焦耳效應(yīng)采用電阻加熱模式，通過超聲波在硅片相對的側(cè)壁焊接直徑為0.3mm的銅導(dǎo)線實現(xiàn)與直流電源連接。硅片通過聚硅氧烷絕熱膠黏附在有機(jī)玻璃板上，同時用聚硅氧烷絕熱膠對硅片四周側(cè)壁進(jìn)行密封，將其置于沸騰池底部中心，硅片表面溫度Tw通過粘貼在硅片背面中心的T型熱電偶測量。輔助加熱部分為在沸騰池內(nèi)部布置的兩根功率分別為150W的輔助加熱棒。溫度控制模塊由半導(dǎo)體制冷片和冷凝盤管構(gòu)成，通過和輔助加熱系統(tǒng)的協(xié)同工作將工質(zhì)溫度控制在設(shè)定值（工質(zhì)溫度Tf由沸騰池頂部引入的T 型熱電偶測定）。通過調(diào)節(jié)電壓來改變加熱功率獲得不同熱通量，加熱功率從0W開始，在對流換熱階段以0.5W為梯度遞增，在核態(tài)沸騰階段以3W 為梯度遞增，當(dāng)熱通量接近CHF 時，減小加熱功率增加的幅度為0.5W。通過布置的兩根T 型熱電偶進(jìn)行Tw和Tf的測量，當(dāng)30s內(nèi)Tw溫度變化小于0.5℃時，認(rèn)為池沸騰達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，記錄熱電偶溫度和加熱功率。一旦壁溫突然升高或電流急劇下降時，認(rèn)為達(dá)到CHF，立即關(guān)閉電源。每組實驗重復(fù)3次，每輪實驗的時間間隔大于0.5h。實驗數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀（Agilent 34970A）進(jìn)行采集并傳輸給計算機(jī)。可視化模塊由高速攝像機(jī)（Photron Fastcam Mini UX100）和LED 光源組成，高速攝像機(jī)分辨率為1280×1024，拍攝幀頻為2000 幀/s，由Photron FASTCAM Viewer 軟件對攝錄參數(shù)進(jìn)行控制。

圖3 池沸騰實驗系統(tǒng)

2.2 數(shù)據(jù)處理及不確定度分析

測試表面由直流電源加熱，加熱功率通過加熱電壓（U，V）和加熱電流（I，A）獲得，熱通量（q，W/cm2）和沸騰傳熱系數(shù)[h，W/(cm2·K)]的計算如式(1)、式(2)。

式中，加熱面積A=L×L=1cm2；L為硅片邊長，cm；Tw為硅片表面溫度，℃；Tsat為HFE-7100飽和溫度，℃。

在本研究中，U、I和L的測量不確定度分別為0.1%、0.45%、0.5%。熱電偶的不確定度小于0.3K，溫度讀取誤差約為0.1K，因此Tw和Tf的不確定度約為0.32K。本文以硅片底部溫度作為壁面溫度，根據(jù)Liu 等[20]模擬結(jié)果，硅片底部與上表面（沸騰表面）之間的溫差很小，可以忽略不計。輸入熱流和傳熱系數(shù)不確定度的計算如式(3)、式(4)。

式中，Tf為HFE-7100主體溫度，℃。

計算得到熱通量最大不確定度約為1.1%，核態(tài)沸騰狀態(tài)下，傳熱系數(shù)的最大不確定度為3.84%。

3 結(jié)果與討論

3.1 沸騰傳熱特性

光滑硅表面與雙層多孔硅表面在不同過冷度下的池沸騰曲線如圖4所示。實驗結(jié)果表明，雙層多孔表面沸騰曲線大幅向左上方移動，壁面沸騰起始過熱度ONB（K）顯著降低，強(qiáng)化了HFE-7100 的核態(tài)沸騰傳熱。由圖4(a)可知，在過冷度為3K時，雙層多孔表面的ONB點溫度為19.6K，相較于光滑表面降低了6.2K；當(dāng)過冷度為35K時，雙層多孔結(jié)構(gòu)ONB點溫度比光滑表面降低了4.4K。

圖4 不同過冷度下光滑表面和雙層多孔表面的沸騰曲線ΔTsat—壁面過熱度（ΔTsat=Tw-Tsa）t，K；ΔTsub—液體過冷度（ΔTsub=Tsat-T）f，K

微納尺度凹穴的尺寸和密度對于沸騰起始點的過熱度有重要影響[21]。通過Image J軟件對圖2(a)進(jìn)行孔穴和其他區(qū)域的灰度統(tǒng)計，獲得基于當(dāng)量半徑（Yc）的微納米孔密度（Nc），統(tǒng)計結(jié)果如圖5所示，從圖中可以看出多孔結(jié)構(gòu)包含孔徑范圍廣泛、數(shù)量眾多的微納米級的孔穴。氣泡有效成核半徑與壁面過熱度的關(guān)系可以通過Hsu[22]提出的準(zhǔn)則式［式(5)］計算。

圖5 多孔表面基于當(dāng)量半徑的孔密度統(tǒng)計

式中，rc,max和rc,min分別為活性成核位點的最大半徑和最小半徑，μm；C1=2 和C2=1.6 為與氣泡和壁面接觸角相關(guān)的常數(shù)；σ為表面張力，N/m；ρv為蒸汽密度，kg/m3；δt為熱邊界層厚度，μm；如果已知ONB 點的壁面過熱度，則可估計該厚度[22]；hlv為汽化潛熱，kJ/kg。

當(dāng)液體過冷度從3K 升到35K 時，ONB 點的壁面過熱度從19.6K降至12.3K。從圖6可以看出，在12.3～19.6K的壁面過熱度范圍內(nèi)，對應(yīng)35K過冷度的有效成核半徑范圍為1.1～7.2μm。在一定的過熱度下，隨著過冷度減小，有效成核半徑的尺寸范圍變??；而當(dāng)過冷度不變時，隨著過熱度的增加，沸騰表面有效成核半徑尺寸范圍增大。多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)微腔的尺寸和數(shù)量是影響氣泡成核的關(guān)鍵因素[23]，在過冷度為35K 時，大尺寸的空腔將被激活，從圖5 可知，半徑為0.5μm以上的孔穴密度遠(yuǎn)大于半徑0.5μm以下的孔穴密度，因此在高過冷度下，當(dāng)過熱度較低時，大量的潛在汽化核心被激活，這也是過冷度為35K時沸騰起始點較過冷度3K提前的原因。

圖6 雙層多孔表面有效成核半徑與壁面過熱度之間的關(guān)系

考慮雙層多孔結(jié)構(gòu)，可能成為汽化核心的孔穴類型可以歸結(jié)為兩類：①第1類汽化核心為雙層多孔結(jié)構(gòu)下層的凹穴，產(chǎn)生的氣泡需通過雙層多孔骨架內(nèi)部形成的互相連通的孔穴逃逸到表面；②第2類汽化核心為表面的凹穴。在相同的壁面過熱度下，雙層多孔結(jié)構(gòu)上下層孔穴可同時發(fā)生核化，核化點數(shù)量將是光滑表面的數(shù)倍，并且孔徑分布廣泛，在較低熱通量下就有成核位點被激活，并隨著熱通量的增加不斷激活潛在的汽化核心，在整個過程中由相變帶走的熱量大大增加，這就從機(jī)理的角度合理解釋了雙層多孔結(jié)構(gòu)提供更多汽化核心和具有更低壁面過熱度的原因。

3.2 氣泡動力學(xué)行為

在不同熱通量下，多孔表面存在3 種沸騰狀態(tài)：孤立氣泡核沸騰、發(fā)展核沸騰、聚結(jié)核沸騰。通過高速攝像捕捉到3K 過冷度下光滑表面和雙層多孔表面不同熱通量下的氣泡圖像，如圖7 所示。當(dāng)熱通量較低時，兩個表面上均處于孤立氣泡核沸騰狀態(tài)，氣泡彼此獨(dú)立地從表面起沸。雙層多孔結(jié)構(gòu)孔穴提供大量的有效核化位點，在沸騰起始階段產(chǎn)生大量氣泡。當(dāng)熱通量增加，越來越多的汽化核心被激活，氣泡數(shù)量急劇增加，表面轉(zhuǎn)化為發(fā)展核沸騰狀態(tài)。光滑表面氣泡相互聚并，甚至在局部形成了蒸汽膜。而緊貼多孔表面有一層厚厚的小氣泡，這是由于雙層多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在大量孔隙有利于液體的存儲，大氣泡底部滲入多孔層的液體類似于液膜蒸發(fā)中的液層，這是通過蒸發(fā)移除熱量保持相對較低壁溫的關(guān)鍵。在高熱通量下，表面發(fā)展成聚結(jié)核沸騰。光滑表面出現(xiàn)蘑菇狀大氣泡，蒸汽膜覆蓋整個表面，導(dǎo)致傳熱急劇惡化。此時多孔表面氣泡聚結(jié)成蒸汽塊，而緊挨壁面大氣泡底層仍能觀察到一層小氣泡，說明大氣泡底層仍存在宏觀液層和蒸發(fā)，阻止了氣膜的形成。高熱通量條件下，液體及時補(bǔ)充是保證沸騰過程穩(wěn)定性的主要因素。蘑菇氣泡在縮頸和離開過程在底部形成低壓區(qū)，液體通過尾流效應(yīng)流入容積間隙，如圖7(b)紅色虛線所示，引起液體的劇烈擾動，伴隨著對氣泡核化和脫離位置大量的液體補(bǔ)充，推遲了臨界熱通量（CHF，W/cm2）的到來。

圖7 光滑表面和雙層多孔表面不同熱流下氣泡行為（ΔTsub=3K）

由圖4可知，液體過冷度對表面沸騰性能有重要影響，CHF 隨著過冷度的增加而增加。在過冷度為3K 時，雙層多孔表面的CHF 為33.3W/cm2；而當(dāng)過冷度為35K 時，CHF 達(dá)到62.9W/cm2。通過不同過冷度下的氣泡行為揭示過冷度對于CHF 的影響。如8(a)所示，對于3K過冷度，在0ms時雙層多孔表面分別通過重力和卷吸作用從兩個半月形氣泡之間向加熱表面補(bǔ)充液體，并通過毛細(xì)壓力維持多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部的液體潤濕。沸騰表面形成非平滑氣膜，大氣泡底部不斷生成小氣泡。隨著時間推移，半月形大氣泡在生長和上升過程中合并成蘑菇狀大氣泡，蒸汽膜覆蓋在加熱表面，僅能從底部進(jìn)行部分補(bǔ)液，由于底層多孔介質(zhì)層的存在，氣液界面更長時間保持在多孔層內(nèi)，延緩了燒干現(xiàn)象。在32ms，蘑菇蒸汽脫離后，下一個氣泡在前一個氣泡的尾部形成。35K 過冷度時的氣泡行為如圖8(b)所示，其與3K 過冷度有很大區(qū)別。由于工質(zhì)強(qiáng)烈的冷凝作用，氣泡脫離直徑和脫離頻率減小，大氣泡進(jìn)入過冷液體區(qū)并沒有形成蘑菇狀氣團(tuán)，而是在上升過程中破裂成小氣泡。眾所周知，高熱通量下氣泡的聚并是傳熱惡化的根源。氣泡脫離直徑隨著過冷度的增加而減小，氣泡聚并的概率大大減小，有利于維持穩(wěn)定的核態(tài)沸騰，延緩沸騰危機(jī)的發(fā)生。對于具有高汽化核心密度的雙層多孔表面，氣泡的聚并更容易發(fā)生，從圖4可以看出，增加過冷度對于其沸騰傳熱性能的影響比光滑表面更明顯。整個氣泡循環(huán)期間，液體可以不斷通過重力從氣泡的間隙中補(bǔ)充。由于加熱硅片附近的溫度遠(yuǎn)高于周圍液體的溫度，因此在不斷增大的氣泡周圍形成了較大的溫度梯度，出現(xiàn)毛細(xì)對流現(xiàn)象。

圖8 雙層多孔表面不同過冷度下接近CHF時的氣泡行為

3.3 雙層多孔結(jié)構(gòu)強(qiáng)化傳熱機(jī)制分析

從圖4的對比可知，雙層多孔表面的沸騰傳熱規(guī)律與光滑表面截然不同。為了探究雙層多孔表面的強(qiáng)化傳熱機(jī)制，首先對低熱通量下的光滑表面和雙層多孔表面氣泡行為進(jìn)行比較，如圖9所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，雙層多孔表面的氣泡數(shù)量遠(yuǎn)高于光滑表面，氣泡尺寸和脫離周期小于光滑表面，說明雙層多孔表面具有更多的汽化核心、更小的氣泡脫離直徑和更高的氣泡脫離頻率。雙層多孔結(jié)構(gòu)對池沸騰傳熱強(qiáng)化的原因之一可歸結(jié)為有效汽化核心的增加。在沸騰起始階段，隨著熱通量的提高，雙層結(jié)構(gòu)的上層孔和下層孔大量潛在的核化點活化成型，雙層多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部充滿液體，在加熱壁面附近形成穩(wěn)定的微液層，微液層內(nèi)液體不斷蒸發(fā)維持氣泡生長，傳熱主要受微液層蒸發(fā)機(jī)制的影響。

圖9 光滑表面和雙層多孔表面在低熱通量下的氣泡演化（ΔTsub=3K）

隨著熱通量增加，固-液界面處產(chǎn)生越來越多的氣泡。從圖10 所示雙層多孔表面在熱通量為20W/cm2時氣泡演化圖像可以看出，氣泡在眾多的活化位點成核、生長、合并后快速脫離表面，氣泡的每一次脫離在主流區(qū)引起液體的劇烈擾動，形成強(qiáng)烈的卷吸作用，多孔材料內(nèi)氣泡周期性脫落增加了微尺度效應(yīng)下的氣液交換微對流作用。多孔表面局部氣膜形成之后，在上一個氣泡脫離的同時，緊貼壁面的位置觀察到很多小氣泡，意味著雙層多孔網(wǎng)絡(luò)內(nèi)液體得到及時補(bǔ)充，熱量被及時帶走，維持高效的核態(tài)沸騰狀態(tài)。從圖8(a)可以看到，即使在CHF 發(fā)生前，大氣泡底下仍存在一個小氣泡層，而在大氣泡脫離之后，小氣泡層會迅速合并成一個大氣泡，這與Liu 等[20]提出的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)表面的CHF 模型的假設(shè)類似。因此，可以假設(shè)雙層多孔表面液體補(bǔ)充具有兩種不同途徑。納米孔的毛細(xì)芯吸作用實現(xiàn)了自上而下液體的輸運(yùn)，成為多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部有效的液體補(bǔ)充機(jī)制之一。同時，雙層多孔層間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存儲液體，在提供橫向液體輸運(yùn)通道的同時減小從邊緣到中心補(bǔ)充液體的流動阻力，成為另一種有效的液體補(bǔ)充途徑。雙層多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)兩種液體輸運(yùn)路徑可根據(jù)液相壓力損失自適應(yīng)調(diào)節(jié)，避免了由于氣泡快速膨脹擠占單一供液通道而導(dǎo)致多孔材料內(nèi)部或表面出現(xiàn)燒干的現(xiàn)象。

圖10 熱通量為20W/cm2時雙層多孔表面的氣泡演化（ΔTsub=3K）

4 結(jié)論

通過對雙層多孔表面在大氣壓條件下HFE-7100 工質(zhì)過冷池沸騰傳熱性能和可視化的實驗研究，得到如下結(jié)論。

（1）通過飛秒激光可以在硅表面同一位置正交燒蝕二次誘導(dǎo)出二維嵌套的納米孔鏈層級結(jié)構(gòu)。上層單個納米孔長約600nm，寬約300nm，部分孔互相連通。相比于光滑表面，沸騰曲線大幅向左上方移動，雙層多孔表面的沸騰起始點在過冷度為3K和35K時與光滑硅表面相比降低了24.0%和26.3%；CHF 分別提高了62.4%和128.7%，展現(xiàn)出優(yōu)異的沸騰傳熱性能。

（2）多孔表面具有豐富的孔徑范圍，滿足有效成核半徑要求的孔隙尺度，雙層結(jié)構(gòu)具有內(nèi)部孔穴和表面凹穴兩類汽化核心，存在大量潛在的活化成核位點，顯著降低核態(tài)沸騰起始所需最小熱通量和壁面過熱度。

（3）納米孔和雙層結(jié)構(gòu)提供了垂直和水平方向的液體補(bǔ)充通道，不同的表面孔隙尺度和雙層多孔網(wǎng)絡(luò)為液體補(bǔ)充和蒸汽逸出提供自適應(yīng)的氣液協(xié)同輸運(yùn)通道，結(jié)合多孔網(wǎng)絡(luò)中的微液膜蒸發(fā)和微對流作用可共同增強(qiáng)池沸騰換熱能力。

（4）雙層多孔微納復(fù)合結(jié)構(gòu)在提高臨界熱通量的同時，實現(xiàn)了沸騰起始過熱度的降低。通過減材加工在半導(dǎo)體材料一體成型加工結(jié)構(gòu)避免界面材料造成的接觸熱阻，同時有效解決了傳統(tǒng)雙層結(jié)構(gòu)的結(jié)合力問題，研究可為半導(dǎo)體材料與散熱器件的一體化相變液冷強(qiáng)化表面的優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)。