Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chế tạo các fin vi mô trên các bức tường vi kênh hình V nghiêng bằng quy trình micromilling laser
Tóm tắt
Một quy trình micromilling laser đã được phát triển nhằm chế tạo các fin vi mô trên các bức tường vi kênh hình V nghiêng để cải thiện hiệu suất tản nhiệt của vi kênh. Một laser sợi có chu kỳ xung nanosecond đã được sử dụng. Tính khả thi và cơ chế hình thành các fin vi mô trên các bức tường vi kênh nghiêng đã được nghiên cứu trên một loạt các tham số chế biến. Các ảnh hưởng của năng lượng đầu ra của laser, tốc độ quét và khoảng cách giữa các đường quét đối với hình thái bề mặt và kích thước hình học của các fin vi mô đã được xem xét một cách toàn diện, cùng với các cơ chế loại bỏ vật liệu. Các fin vi mô có đầu hình nón nhọn được hình thành dễ dàng trên các bức tường vi kênh hình V thông qua việc chất lớp tái chế và dòng vật liệu đã đông đặc lại trong quy trình tạo bức xạ laser. Chiều cao của các fin vi mô có xu hướng tăng khi tốc độ quét từ 100 mm/s đến 300 mm/s, trong khi đó, nó giảm liên tục khi khoảng cách giữa các đường quét tăng từ 5 μm đến 20 μm. Các tham số chế biến tối ưu để chuẩn bị các fin vi mô trên các vi kênh hình V được xác định là năng lượng đầu ra của laser là 21 W, tốc độ quét từ 100 đến 300 mm/s và khoảng cách giữa các đường quét từ 2 đến 5 μm. Hơn nữa, các vi kênh hình V với các fin vi mô đã tạo ra sự tăng cường truyền nhiệt sôi từ 7%–538% so với các kênh tương ứng không có fin vi mô.
Từ khóa
#micromilling laser #fin vi mô #kênh hình V #tản nhiệt #truyền nhiệt sôiTài liệu tham khảo
Zhang X, Li RC, Zheng Q (2013) Analysis and simulation of high-power LED array with microchannel heat sink. Adv Manuf 1:191–195
Hwang J, Cho YH, Park MS et al (2019) Microchannel fabrication on glass materials for microfluidic devices. Int J Prec Eng Manuf 20:479–495
He Z, Saw LH, Yan Y et al (2021) Thermal management and temperature uniformity enhancement of electronic devices by micro heat sinks: a review. Energy 216:119223. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119223
Deng D, Zeng L, Sun W (2021) A review on flow boiling enhancement and fabrication of enhanced microchannels of microchannel heat sinks. Int J Heat Mass Transfer 175:121–332
Tuckerman DB, Pease R (1981) High-performance heat sinking for VLSI. IEEE Electron Device Lett 2:126–129
Zhao W, Iqbal A, Fang D et al (2020) Experimental study on the meso-scale milling of tungsten carbide WC-17.5Co with PCD end mills. Adv Manuf 8:230–241
Prakash S, Kumar S (2015) Fabrication of microchannels: a review. Proc IMechE B J Eng Manuf 229:1273–1288
Deng D, Xie Y, Chen L et al (2019) Experimental investigation on laser micromilling of SiC microchannels. Int J Adv Manuf Technol 101:9–21
Marschewski J, Brechbühler R, Jung S et al (2016) Significant heat transfer enhancement in microchannels with herring bone-inspired microstructures. Int J Heat Mass Tranf 95:755–764
Yang F, Alwazzan M, Li W et al (2014) Single- and two-phase thermal transport in microchannels with embedded staggered herringbone mixers. J Microelectromech Syst 23:1346–1358
Deng D, Wan W, Qin Y et al (2017) Flow boiling enhancement of structured microchannels with micro pin fins. Int J Heat Mass Transf 105:338–349
Krishnamurthy S, Peles Y (2010) Flow boiling heat transfer on micro pin fins entrenched in a microchannel. ASME J Heat Transf 132:041007. https://doi.org/10.1115/1.4000878
Zhu Y, Antao DS, Chu K et al (2016) Surface structure enhanced microchannel flow boiling. ASME J Heat Trans 138:091501. https://doi.org/10.1115/1.4033497
Kosar A, Peles Y (2007) Micro scale pin fin heat sinks: parametric performance evaluation study. IEEE Trans Comp Packag Technol 30:855–865
Li X, Seo H, Um H et al (2009) A periodic array of silicon pillars fabricated by photoelectrochemical etching. Electrochim Acta 54:6978–6982
Ho CH, Chin KP, Yang CR et al (2002) Ultrathick SU-8 mold formation and removal, and its application to the fabrication of LIGA-like micromotors with embedded roots. Sens Actuator A Phys 102:130–138
Debnath T, Patowari PK (2019) Fabrication of an array of micro-fins using wire-EDM and its parametric analysis. Mater Manuf Process 34:580–589
Natsu W, Kurahata D (2013) Influence of ECM pulse conditions on WC alloy micro-pin fabrication. Procedia CIRP 6:401–406
Dede EM, Joshi SN, Zhou F (2015) Topology optimization, additive layer manufacturing, and experimental testing of an air-cooled heat sink. ASME J Mech Des 137:111–403
Wong M, Owen I, Sutcliffe CJ et al (2009) Convective heat transfer and pressure losses across novel heat sinks fabricated by selective laser melting. Int J Heat Mass Transf 52:281–288
Jasperson BA, Jeon Y, Turner KT et al (2010) Comparison of micro-pin-fin and microchannel heat sinks considering thermal-hydraulic performance and manufacturability. IEEE Trans Comp Packag Technol 33:148–160
Campanelli SL, Ludovico AD, Bonserio C et al (2007) Experimental analysis of the laser milling process parameters. J Mater Process Technol 191:220–223
Liang L, Lu L, Xing D et al (2019) Preparation of superhydrophobic and anti-resin-adhesive surfaces with micronanoscale structures on high-speed steel via laser processing. Surf Coat Technol 357:57–68
Pan C, Chen K, Liu B et al (2017) Fabrication of micro-texture channel on glass by laser-induced plasma-assisted ablation and chemical corrosion for microfluidic devices. J Mater Process Technol 240:314–323
Smuk AY, Lawandy NM (2000) Direct laser fabrication of dense microlens arrays in semiconductor-doped glass. J Appl Phys 87:4026–4030
Das AK (2003) Laser direct writing polymeric single-mode waveguide devices with a rib structure. Appl Opt 42:1236–1243
Lee SW, Shin HS, Chu CN (2013) Fabrication of micro-pin array with high aspect ratio on stainless steel using nanosecond laser beam machining. Appl Surf Sci 264:653–663
Zhou W, Song R, Pan X et al (2013) Fabrication and impedance measurement of novel metal dry bioelectrode. Sensor Actuator A Phys 201:127–133
Deng D, Wan W, Huang Q et al (2016) Investigations on laser micromilling of circular micro pin fins for heat sink cooling systems. Int J Adv Manuf Technol 87:151–164
Nieto D, Arines J, Gomez-Reino C et al (2011) Fabrication and characterization of microlens arrays on soda-lime glass using a combination of laser direct-write and thermal reflow techniques. J Appl Phys 110:23108. https://doi.org/10.1063/1.3609085
Delgado T, Nieto D, Flores-Arias MT (2015) Fabrication of microlens arrays on soda-lime glass using a laser direct-write technique and a thermal treatment assisted by a CO2 laser. Opt Laser Eng 73:1–6
Park JW, Kim H, Kim JG et al (2017) Fabrication of various shaped tungsten micro pin arrays using micro carving technology. Prec Eng 47:389–396
Kam DH, Shah L, Mazumder J (2011) Femtosecond laser machining of multi-depth microchannel networks onto silicon. J Micromech Microeng 21:45027. https://doi.org/10.1088/0960-1317/21/4/045027
Ding Y, Yang L, Hong M (2019) Enhancement of pulsed laser ablation assisted with continuous wave laser irradiation. Sci China Phys Mech Astron 62:034211. https://doi.org/10.1007/s11433-018-9288-1
Mishra S, Yadava V (2015) Laser beam micro machining (LBMM): a review. Opt Laser Eng 73:89–122
Li H, Li T, Wang X et al (2017) Study on the influence of the inclined substrate to the energy distribution of laser cladding. Appl Laser 37:333–339
Saklakoglu IE, Kasman S (2011) Investigation of micro-milling process parameters for surface roughness and milling depth. Int J Adv Manuf Tech 54:567–578
Deng D, Wan W, Xie Y et al (2017) Fabrication of porous copper surfaces by laser micromilling and their wetting properties. Prec Eng 49:428–439