Масштабируемые печати и изготовления Hemiwicking поверхностей

Последнее время наблюдается повышенный интерес к возможности активно и пассивно контролировать смачивания, испарения и перемешивания жидкостей. Однозначно текстурированных hemiwicking поверхности обеспечивают оригинальное решение для охлаждения методы, потому что эти текстурированной поверхности выступать в качестве жидкости (или тепло) насос без подвижных частей. Это движение жидкости управляется Каскад капиллярность событий, связанных с динамической кривизны жидкого тонкопленочных. В общем когда жидкость смачивает твердой поверхности, изогнутые жидкого тонкопленочных (т.е., жидкий мениска) быстро образует. Жидкости толщина и кривизны профиля развиваться до минимума свободно энергии. Для справки этот профиль динамической смачивания может быстро распада десятков нанометров толщиной в связующего (жидкость смачивания) Длина масштабе только десятков микрометров. Таким образом этот переходный региона (жидкость фильм) могут претерпевают значительные изменения в жидкость интерфейса кривизны. Переходные (тонкопленочных) регион является, где происходит почти все динамической физики и химии. В частности переходных (тонкопленочных) регион является, где испарения максимальное (1), (2) дис присоединения градиентов давления и градиентов (3) гидростатического давления находятся^1,2. В результате изогнутые жидкость фильмы играют важную роль в тепловой транспорта, разделение фаз, жидкости неустойчивостей и смешивания многокомпонентной жидкости. Например в отношении передачи тепла, наблюдались высокие стены потоков тепла в этой весьма изогнутые, переходный тонкопленочных региона^3,4,5,6,7.

Недавние hemiwicking исследования показали, что геометрия (например, высота, диаметр и т.д.) и размещение опор определяют смачивания фронт профиль и скорости жидкости, проходящей через структуры⁸. Как фронт жидкости испаряется от конца последнего структуры массива, жидкости фронт поддерживается на постоянном расстоянии и кривизны, как испаряющейся жидкости сменяется жидкости, хранящиеся в влагу структуры⁹. Hemiwicking структур использовались также в тепловых труб и на кипящей поверхностях для анализа и улучшения механизмов передачи различных тепла. ^{10 , 11 , 12}.

Один из методов, в настоящее время используется для создания влагу структур является тепловой отпечаток литографии¹³. Этот метод выполняется путем штамповки нужный макет в сопротивлять слой на образце формы кремния с отметкой термопластичный полимер, а затем удаление отметку для поддержания микроструктур. После удаления, образец помещается через реактивного ионного травления процесс, чтобы удалить любой избыток противостоять слой^14,15. Этот процесс, однако, могут быть чувствительны к температуре изготовление влагу структур и включает в себя несколько шагов, которые используют различные покрытия для обеспечения точности влагу структуры¹⁶. Это также случай, который литографии методы не являются практичным для макро масштабе кучность; Хотя они по-прежнему предоставляют способ для создания шаблона микроструктур на поверхности, пропускная способность этой процедуры гораздо меньше, чем идеально подходит для крупномасштабных воспроизводства. Учитывая крупномасштабных, воспроизводимые текстурирование, таких как спина или dip покрытия, является неотъемлемым отсутствие контролируемый патронирования. Эти методы создания случайного массива микроструктур на поверхности целевого но может масштабироваться для покрытия значительно больше областей, чем традиционные литографии методы¹⁷.

Протокола, изложенные в настоящем докладе предпринимается попытка совместить преимущества традиционных методов текстурирования при одновременно устранения конкретных недостатков каждого; Он определяет способ изготовления пользовательских hemiwicking структур различных высот, формы, ориентации и материалов в макро-масштабе и с потенциально высокой пропускной способности. Различные влагу шаблоны могут быть быстро созданы с целью оптимизации влагу характеристики, такие как распределители жидкости скорости, распространения и смешивания различных жидкостей. Использование различных влагу структур также может предоставить различной толщины тонкопленочных и кривизны профилей, которые могут быть использованы для систематически изучать связь между тепло- и массообмена с различной толщины и кривизны профили жидкости мениска.