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三維輕質(zhì)點(diǎn)陣材料

編號(hào)：

名稱： 三維輕質(zhì)點(diǎn)陣材料

領(lǐng)域： 材料科學(xué)

成果形式：

投資額： 面議萬

案例數(shù)： 0家

技術(shù)階段： 小批量階段

合作方式：其他

方案詳述

輕質(zhì)三維格柵材料WBK（Wire-woven Bulk Kagome）制成。WBK最初由韓國全南國立大學(xué)Kang Ki-Ju教授于2007年發(fā)明，相關(guān)研究成果最初發(fā)表在ActaMaterialia上，同時(shí)還獲得了韓國、美國以及中國等多個(gè)國家多項(xiàng)專利授權(quán)。WBK是由六個(gè)定向線材在三維空間內(nèi)以60度或120度角相互交叉編織制成，具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)良的熱傳導(dǎo)能力（見圖1）。自2007年以來，關(guān)于此三維格柵結(jié)構(gòu)的研究成果陸續(xù)發(fā)表在國際SCI期刊上，主要研究包括了WBK的機(jī)械強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)以及批量制造等，2015年相關(guān)研究成果整理發(fā)表在Progress in Materials Science (影響因子31.08)。

對(duì)于WBK的摩擦系數(shù)的研究結(jié)果如下圖2所示，其中摩擦系數(shù)f的大小表示介質(zhì)阻力的大小，雷諾系數(shù)Re表示慣性力和流體粘性力的比值。雷諾數(shù)較小時(shí)，粘滯力對(duì)流場(chǎng)的影響大于慣性，流場(chǎng)中流速的擾動(dòng)會(huì)因粘滯力而衰減，流體流動(dòng)穩(wěn)定，為層流；反之，若雷諾數(shù)較大時(shí)，慣性對(duì)流場(chǎng)的影響大于粘滯力，流體流動(dòng)較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易發(fā)展、增強(qiáng)，形成紊亂、不規(guī)則的紊流流場(chǎng)。從圖中可以得出，WBK的摩擦系數(shù)要比百葉散熱片和波紋管高一點(diǎn)，但是要比其他常見的多種泡沫金屬、Textilecores等多孔材料低得多。當(dāng)雷諾系數(shù)小于15000時(shí)，由于B方向接觸面積更大，所以摩擦系數(shù)較A方向大；當(dāng)雷諾系數(shù)大于15000時(shí)，B方向的摩擦系數(shù)更小。

圖2 WBK同其他已知多孔材料的摩擦系數(shù)

WBK的熱傳導(dǎo)性能如下圖5所示，其中努賽爾數(shù)（Nu）表示對(duì)流換熱強(qiáng)烈程度，又表示為流體層流底層的導(dǎo)熱阻力和對(duì)流傳熱阻力的比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，WBK同其他典型多孔材料如泡沫金屬等一樣擁有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，比百葉散熱片和波紋管等表現(xiàn)更好。這是因?yàn)?span>WBK的單元結(jié)構(gòu)均勻分布在空間中和其較大的表面積。由于開口面積比的差異，B方向的努賽爾數(shù)要略高于A方向。