纳米流体静电雾化特性的实验研究

摘要

随着电子产品的发展，芯片集成化程度越来越高，在微米级尺度上对芯片进行散热是极具挑战性的课题。高效导热薄膜材料为芯片散热问题的解决提供了新思路。近年来，采用纳米流体的静电雾化沉积制备高效导热薄膜材料逐渐引起了国内外学者的关注。纳米流体因其自身物理性质的特异性，其静电雾化特性区别于普通流体，深入了解纳米流体静电雾化特性并探索其破碎机制可为发展高效薄膜制备技术奠定理论基础。　　本研究主要内容包括：⑴采用显微高速数码摄像技术对纳米流体的静电雾化模式转变进行了可视化研究。以不同组份的纳米流体为研究介质，精确捕捉了不同工况下纳米流体雾化形态的演变行为；探索了质量分数及流量等因素对纳米流体雾化模式转变的影响。实验结果表明：随着质量分数的升高，纳米流体的锥射流模式区间逐渐缩小，过渡到锥射流状态的临界电场强度逐渐增大，而电导率的升高使得纳米流体更易过渡到多股射流模式。流量的增加削弱了雾化的稳定性，形成锥射流及多股射流所需的电场强度越高。绘制了电场强度和流量影响下特定组份纳米流体的雾化模式图，为探索和发展薄膜材料的制备技术奠定了基础。⑵基于纳米流体静电雾化模式的转变规律，对各雾化模式下的液滴沉积分布特性进行了实验研究。实验结果表明：随着电压的增大，液滴粒径呈减小趋势，滴状模式下液滴粒径呈指数减小；锥射流模式下液滴粒径呈线性减小；多股射流模式下液滴粒径变化较为复杂。流量的降低可使液滴粒径有所减小，但液滴粒径减小并不明显；流量降低后，液滴粒径分布较宽，小粒径液滴所占比例有所升高。⑶对不同组份纳米流体荷电液滴在气动作用下的变形破碎特性进行了实验研究。结果表明：荷电液滴袋状破碎过程;中随着纳米颗粒质量分数的增加，荷电液滴袋的生长及袋的破碎所需时间逐渐减少；高荷电量的乙醇液滴与低荷电量的石墨-乙醇纳米流体液滴在破碎过程中，破碎所需时间以及形态都极其类似，这表明纳米颗粒的加入促进了气动作用下荷电液滴袋状破碎的进程。

目录

声明

符号表

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 静电雾化的国内外研究现状

1.3 荷电液滴变形破碎的研究现状

1.4纳米流体的制备

1.5 本文的主要研究内容

第二章 静电雾化基础理论

2.1液滴荷电机理

2.2荷电单液滴破碎机理

2.3静电雾化基本模式及特征

2.4本章小结

第三章 纳米流体静电雾化模式转变的实验研究

3.1 实验装置及方法

3.2纳米流体的基本物性

3.3影响纳米流体静电雾化模式转变的因素

3.4 本章小结

第四章 纳米流体静电雾化沉积特性的实验研究

4.1实验装置及方法

4.2液滴粒径随电压的变化

4.3 流量对纳米流体静电雾化液滴粒径的影响

4.4本章小结

第五章 纳米流体气动作用下的变形破碎特性研究

5.1实验装置及方法

5.2纳米流体袋状破碎电流体动力学特性研究

5.3纳米颗粒对We以及We*的影响

5.4本章小结

第六章 结论及进一步工作展望

6.1全文工作总结

6.2展望

致谢

参考文献

硕士学位期间的科研情况