Труба сэндвич фото: Page not found — bouw.ru

Пришло время для обхода пабов Плимута в честь Дня Святого Патрика 2020!

Из исполнительного совета Highland Light

Из-за вируса Covid -19-, Highland Light Scottish Pipe Band отменил все парады, мероприятия и регулярные личные тренировки. Дополнительную информацию см. На странице «Уроки».

Спасибо,

Дуг МакЛауд, менеджер

HLSPB — Кейп-Код

Все доходы, собранные во время обхода, идут на нашу бесплатную обучающую программу и на экипировку участников группы.Если вы хотите научиться играть на дудочке или барабанах, загляните на страницу уроков. Сегодня день начать новое хобби!

Как всегда большое спасибо! этим прекрасным заведениям за вашу постоянную поддержку Highland Light Scottish Pipe Band.

Большое спасибо

Tiny and Sons Auto Glass в очередной раз выступила спонсором HLSPB на параде благодарения в родном городе Плимут. Спасибо, Питер Браун, за постоянную и щедрую поддержку The Highland Light Scottish Pipe Band!

Для нас выступление — отличный способ поделиться шотландской культурой и музыкой с людьми, которые иначе никогда бы не услышали дудки и барабаны.К сожалению, одевать всех, обучать новых студентов и поддерживать культуру — дорогое удовольствие. К счастью, мы можем продолжить работу с помощью пожертвований от таких компаний, как Tiny and Sons. Tiny and Sons существует столько же, сколько и мы. Более 40 лет безупречной службы. Это отличный бизнес, который инвестирует в сообщество, поэтому, когда вам нужны автомобильные стекла, лобовые стекла, боковые зеркала или дверные стекла, позвоните команде Tiny and Sons Auto Glass!

575 Вашингтон-стрит Пембрук, штат Массачусетс.02359

«Tiny and Sons» предоставляет услуги по ремонту и замене автостекол. Мы обслуживаем весь Южный берег. Позвоните нам сегодня ».

781-826-6163

www.tinyandsons.com

Группа выступает на различных парадах и концертных площадках по всему Кейп-Код и юго-восточному Массачусетсу. Если вы заинтересованы в том, чтобы приехать к нам, проверьте календарь событий, чтобы узнать самое последнее расписание.Группа всегда ищет новые возможности продемонстрировать мощь и красоту Великой горной волынки новой публике. Вы можете нанять всю группу или мини-группу, поговорив с менеджером группы Дугом Маклаудом. В составе группы также есть участники, которые отлично выступают с сольными выступлениями, включая поминальные службы, свадьбы и другие специальные мероприятия. Если вы ищете волынщика, чтобы ошеломить публику для вашего следующего особого мероприятия или сделать ваш следующий парад или концерт немного шотландским, пригласите старейший оркестр трубопровода Кейп-Кода.

Памяти:

Участники музыкального коллектива Highland Light Scottish

• Уильям Гамильтон

  — 2012

• Преподобный доктор Уильям Пирсон Баркер

  14 февраля 1927 г. — 8 июля 2012 г.

• Пол Саммер Валлийский

  19 апреля 1931 — 8 декабря 2017

• Уолтер МакКенна

  — 2012

Патент США на тепловую трубу из легких сэндвич-панелей Патент (Патент № 10,527,359, выданный 7 января 2020 г.)

Это приложение является продолжением U.Заявка на патент S. Сер. No. 14/042039, поданной 30 сентября 2013 г., теперь пат. № 9,797,661, озаглавленный «СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ЛЕГКОЙ СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ», который является частью заявки на патент США сер. № 12/383 378, поданной 23 марта 2009 г., теперь пат. № 8,579,018, озаглавленный «ЛЕГКАЯ СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБА», полное содержание каждого из которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

Настоящее изобретение относится к тепловой трубе и способу ее создания, а более конкретно к легкой тепловой трубе из многослойной панели и способу ее создания.

Тепловая труба — это механизм теплопередачи, который может передавать большое количество тепла с очень небольшой разницей в температуре между ее горячей частью (или областью более высоких температур) и ее холодной частью (или областью более низких температур. ). Внутри тепловой трубы в горячей части рабочая жидкость испаряется в пар, и пар проходит через паровую зону внутри тепловой трубы и конденсируется на холодной части в жидкость. Затем жидкость перемещается через область жидкости внутри тепловой трубы (например,g. под действием силы тяжести и / или капиллярного действия) обратно в горячую часть, чтобы снова испариться, чтобы повторить цикл теплопередачи. Поскольку тепловые трубки не содержат механических движущихся частей, они обычно не требуют значительного обслуживания. Кроме того, в качестве механизма теплопередачи тепловая труба имеет гораздо более высокую эффективность передачи тепла и является гораздо лучшим проводником тепла, чем эквивалентный твердый металлический блок (или труба).

Более подробно, типичная тепловая труба состоит из герметичного корпуса (или трубы), изготовленного из материала с высокой теплопроводностью, такого как медь или алюминий.Из герметичной трубы откачивают воздух для создания вакуума, а затем часть трубы заполняют рабочей жидкостью (или хладагентом). Из-за частичного вакуума, который близок к давлению пара текучей среды или ниже, часть текучей среды будет находиться в жидкой фазе, а часть — в газовой фазе.

Внутри стенок трубы может быть включена фитильная структура для оказания капиллярного давления на жидкую фазу рабочей жидкости, чтобы отвести ее обратно к горячей части. Типичная фитильная структура может быть сформирована из пенопласта, имеющего произвольную конфигурацию ячеек, или из ячеистой структуры.По существу, трудно или даже невозможно изготовить поры тонкого диаметра с высоким аспектным соотношением и пористостью желаемых размеров. Кроме того, сложно спроектировать тепловую трубу, которая могла бы иметь как высокие конструктивные характеристики, так и высокие тепловые характеристики.

Таким образом, существует потребность в тепловой трубе, которую можно легко изготовить, чтобы иметь поры малого диаметра с высоким аспектным соотношением и пористостью желаемых размеров, предназначенные как для высоких структурных характеристик, так и для высоких тепловых характеристик, и быть адаптированными для множество приложений.

Аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения направлены на специфическую конструктивную тепловую трубу, которая может быть легко изготовлена ​​так, чтобы иметь поры тонкого диаметра с высоким соотношением размеров и пористостью желаемых размеров, разработанные как для высоких структурных характеристик, так и для а также с высокими тепловыми характеристиками и / или быть адаптированными для различных применений.

Аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения направлены на набор конструкций для изготовления тепловых труб, которые имеют высокую теплопроводность, низкую плотность и заданные механические свойства (например,грамм. жесткость и прочность). Некоторые аспекты вариантов осуществления изобретения также предоставляют наборы параметров для каждого набора конструкций. Кроме того, определенные аспекты вариантов осуществления изобретения обеспечивают особые конструктивные конструкции тепловых трубок, которые отделяют высокое капиллярное давление от повышенных потерь давления на трение.

Вариант осуществления настоящего изобретения создает тепловую трубу, состоящую из легких многофункциональных материалов, для приложений с комбинированными структурными и тепловыми требованиями.Здесь материалы имеют набор свойств материала (плотность, модуль сжатия, прочность на сжатие и максимальный тепловой поток), которые могут быть разработаны для обеспечения желаемых структурных и тепловых характеристик.

Более конкретно, вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает тепловую трубу сэндвич-панели для передачи тепла между областью более высокой температуры и областью более низкой температуры. Тепловая труба сэндвич-панели включает в себя: первую лицевую панель; вторая лицевая сторона; трехмерную упорядоченную сердцевину микро-фермы с открытыми ячейками между первым лицевым листом и вторым лицевым листом; и рабочую жидкость в упорядоченном ядре микро-фермы с открытыми ячейками.Трехмерное упорядоченное ядро ​​микрокоммы с открытыми ячейками включает в себя паровую зону и жидкостную зону, паровая зона предназначена для транспортировки паровой фазы рабочей жидкости из области более высоких температур в область более низких температур, а область жидкости предназначенный для транспортировки жидкофазной части рабочего тела из области более низких температур в область более высоких температур.

В одном варианте осуществления сердцевина трехмерной упорядоченной микро-фермы с открытыми ячейками включает в себя трехмерный упорядоченный металлический материал микро-фермы с открытыми ячейками.

В одном варианте осуществления трехмерный упорядоченный сердечник микро-фермы с открытыми ячейками включает в себя множество механических элементов, имеющих трехмерный порядок со шкалой размеров от примерно 30 мкм до примерно 5 мм для увеличения отношения площади поверхности к объему. трехмерно упорядоченного материала микрокомпонентов с открытыми ячейками.

В одном варианте осуществления трехмерный упорядоченный сердечник микро-фермы с открытыми ячейками включает в себя множество механических элементов, имеющих трехмерный порядок со шкалой размеров от примерно 30 мкм до примерно 1 мм для увеличения отношения площади поверхности к объему. трехмерного упорядоченного материала микрокомпонентов с открытыми ячейками.

В одном варианте осуществления размер элементарной ячейки паровой области больше, чем размер жидкой области.

В одном варианте осуществления жидкая область включает в себя первый внешний слой и второй внешний слой, а паровая область включает внутренний слой между первым внешним слоем и вторым внешним слоем. Внутренний слой может иметь размер элементарной ячейки больше, чем у первого и второго внешних слоев.

В одном варианте осуществления сердцевина трехмерной упорядоченной микро-фермы с открытыми ячейками представляет собой однослойный слой, имеющий по существу идентичные элементарные ячейки с каналами, прорезанными в нем, как паровая область ядра трехмерной упорядоченной микро-фермы с открытыми ячейками.Жидкая область может состоять из остальных частей единственного слоя, кроме каналов.

В одном варианте осуществления сэндвич-панель дополнительно включает в себя сетчатую структуру для отделения паровой области от жидкой. Сетчатая структура может быть сеткой. Сетка может быть проволочной сеткой из нержавеющей стали.

В одном варианте осуществления трехмерный упорядоченный сердечник микрокомпонентной фермы с открытыми ячейками конфигурируется с точки зрения количества элементарных ячеек в жидкой области, длины основания элементарной ячейки, эффективного модуля сжатия, прочности на сжатие, стойки радиус, угол стойки, максимальный тепловой поток, плотность, эффективная теплопроводность, жесткость на изгиб и прочность на изгиб.

В одном варианте осуществления трехмерно упорядоченное ядро ​​микрокомбинированной фермы с открытыми ячейками включает в себя металл (например, алюминий, никель, медь, титан, сталь, нержавеющую сталь, бронзу, тантал, вольфрам, рений, цирконий и / или ниобий), полимер (например, политиолен), керамику (например, карбид кремния, нитрид кремния и / или алмаз), стекло (например, оксид кремния) или их комбинацию.

В одном варианте осуществления первый и второй лицевые листы включают металл (например, алюминий, никель, медь, титан, сталь, нержавеющую сталь, бронзу, тантал, вольфрам, рений, цирконий и / или ниобий), полимер ( например политиолен), керамику (например, карбид кремния, нитрид кремния и / или алмаз), стекло (например, оксид кремния) или их комбинацию.

В одном варианте рабочая жидкость включает гелий, азот, воду, аммиак, ацетон, толуол, углеводороды (например, бутан, пентан, гексан, гептан и / или октан), фторированные углеводороды (например, перфтор (метилциклогексан)). , спирт (например, метанол и / или этанол), расплавленный металл (например, натрий, литий, калий, цезий, висмут, свинец, ртуть и / или серебро) или их комбинация.

В одном варианте осуществления трехмерный упорядоченный сердечник микрокомбината с открытыми ячейками включает в себя: множество первых элементов фермы, определяемых множеством первых самораспространяющихся полимерных волноводов и проходящих вдоль первого направления; множество вторых элементов фермы, образованных множеством вторых самораспространяющихся полимерных волноводов и проходящих во втором направлении; и множество третьих элементов фермы, образованных множеством третьих самораспространяющихся полимерных волноводов и проходящих в третьем направлении.Первый, второй и третий упорядоченные элементы фермы взаимопроникают друг в друга во множестве узлов, образуя сплошной материал.

В одном варианте осуществления трехмерное упорядоченное ядро ​​микро-фермы с открытыми ячейками включает в себя: первый трехмерный узор; и второй трехмерный узор, отличающийся от первого трехмерного узора. Первый и второй трехмерные узоры могут иметь порядок в трех измерениях. В одном варианте осуществления трехмерная упорядоченная сердцевина микрокомбината с открытыми ячейками дополнительно включает в себя: множество первых элементов фермы, определяемых множеством первых самораспространяющихся полимерных волноводов первого трехмерного рисунка и проходящих вдоль первого направления; множество вторых элементов фермы, образованных множеством вторых самораспространяющихся полимерных волноводов первого трехмерного рисунка и проходящих вдоль второго направления; множество третьих элементов фермы, образованных множеством третьих самораспространяющихся полимерных волноводов первого трехмерного рисунка и проходящих вдоль третьего направления; множество четвертых элементов фермы, образованных множеством четвертых самораспространяющихся полимерных волноводов второго трехмерного рисунка и проходящих вдоль четвертого направления; множество пятых элементов фермы, образованных множеством пятых самораспространяющихся полимерных волноводов второго трехмерного рисунка и проходящих вдоль пятого направления; множество шестых элементов фермы, образованных множеством шестых самораспространяющихся полимерных волноводов второго трехмерного рисунка и проходящих вдоль шестого направления; и интерфейс, в котором первый, второй и третий элементы фермы взаимопроникают друг в друга во множестве первых узлов, чтобы сформировать первый непрерывный материал, при этом четвертый, пятый и шестой элементы фермы взаимопроникают друг в друга во множестве вторых узлов, чтобы образуют второй непрерывный материал, причем граница раздела включает в себя множество третьих узлов для соединения первого непрерывного материала со вторым непрерывным материалом.

В одном варианте осуществления тепловая труба сэндвич-панели дополнительно включает в себя ограничитель края панели для соединения первого и второго вместе, первое соединение между трехмерным упорядоченным сердечником микрокомбины с открытыми ячейками и первым лицевым листом и / или второе соединение между трехмерным упорядоченным сердечником микрокомбайна с открытыми ячейками и вторым лицевым листом.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает способ формирования тепловой трубы сэндвич-панели для передачи тепла между областью более высокой температуры и областью более низкой температуры. Способ включает в себя: формирование трехмерной упорядоченной микроструктуры фермы, определяемой открытой ячеистой полимерной микроструктурой; формирование трехмерного упорядоченного ядра микрокомбайна путем формирования паровой области и жидкой области в трехмерной упорядоченной микрокомпонентной конструкции, паровая область предназначена для транспортировки паровой фазы рабочей жидкости из области с более высокими температурами в область более низких температур и область жидкости предназначены для транспортировки жидкой фазы рабочей жидкости из области более низких температур в область более высоких температур; формирование первого лицевого листа и второго лицевого листа, причем каждый из первого и второго лицевых листов имеет площадь, большую, чем у трехмерного упорядоченного сердечника микро фермы; скрепление первого и второго лицевых листов по периметру тепловой трубы, чтобы заключить трехмерный упорядоченный сердечник микро фермы; заполнение тепловой трубки рабочей жидкостью через входное отверстие тепловой трубки; и герметизация входа.

В одном варианте осуществления формирование трехмерной упорядоченной сердцевины микрокомбинированной фермы включает: закрепление объема фото-мономера; закрепляют маску между по меньшей мере одним коллимированным источником света и объемом фотомономера, причем маска имеет множество отверстий; направление коллимированного светового луча от по меньшей мере одного коллимированного источника света к маске в течение периода времени экспозиции, так что часть коллимированного светового луча проходит через маску и направляется множеством отверстий в фото-мономер для образования множество волноводов через часть объема фото-мономера; и удаление любого неотвержденного фотомономера, чтобы оставить после себя полимерную микрокомпонентную структуру с открытыми порами, имеющую множество элементов фермы, определяемых множеством волноводов.

В одном варианте осуществления паровая область сформирована так, чтобы размер элементарной ячейки был больше, чем размер жидкой области.

В одном варианте осуществления жидкая область сформирована так, чтобы включать в себя первый внешний слой и второй внешний слой, а паровая область сформирована как внутренний слой между первым внешним слоем и вторым внешним слоем. Внутренний слой может иметь размер элементарной ячейки больше, чем у первого и второго внешних слоев.

В одном варианте осуществления сердцевина трехмерной упорядоченной микро-фермы с открытыми ячейками сформирована в виде единого слоя, имеющего по существу идентичные элементарные ячейки с прорезанными в нем каналами в виде паровой области трехмерной упорядоченной микро-фермы с открытыми ячейками. основной.

В одном варианте осуществления формирование трехмерного упорядоченного сердечника микрокомпонента включает формирование сетчатой ​​структуры для отделения паровой области от жидкой области.

В одном варианте осуществления при формировании трехмерного упорядоченного сердечника микрокомбайна трехмерный упорядоченный сердечник микрокомбайна конфигурируется с точки зрения количества элементарных ячеек в жидкой области, длины его базового элемента, эффективный модуль упругости при сжатии, прочность на сжатие, радиус стойки, угол стойки, максимальный тепловой поток, плотность, эффективная теплопроводность, жесткость на изгиб и прочность на изгиб.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает способ формирования тепловой трубы сэндвич-панели для передачи тепла между областью более высокой температуры и областью более низкой температуры. Способ включает в себя: формирование трехмерной упорядоченной микроструктуры фермы, определяемой открытой ячеистой полимерной микроструктурой; формирование трехмерного упорядоченного ядра микрокомбайна путем формирования паровой области и жидкой области в трехмерной упорядоченной микрокомпонентной конструкции, паровая область предназначена для транспортировки паровой фазы рабочей жидкости из области с более высокими температурами в область более низких температур и область жидкости предназначены для транспортировки жидкой фазы рабочей жидкости из области более низких температур в область более высоких температур; формирование первого лицевого листа и второго лицевого листа, причем каждый из первого и второго лицевых листов имеет площадь, большую, чем у трехмерного упорядоченного сердечника микро фермы; приклеивание первого лицевого листа к трехмерному упорядоченному сердечнику микрокомбайна; соединение второго лицевого листа с трехмерным упорядоченным сердечником микро фермы; соединение первого и второго лицевых листов с ограничителем края панели; заполнение тепловой трубки рабочей жидкостью через входное отверстие тепловой трубки; и герметизация входа.

Прилагаемые чертежи вместе со спецификацией иллюстрируют примерные варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов настоящего изобретения.

РИС. 1 представляет собой схематический вид в перспективе части конструкции согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

РИС. 2 — схематический вид в перспективе конструкции согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

РИС. 3 — схематическая диаграмма системы для формирования структуры варианта осуществления настоящего изобретения из множества волноводов, созданных с использованием одного коллимированного луча или множества коллимированных лучей через множество отверстий.

РИС. Фиг.4 a иллюстрирует пример шаблона квадратной маски (или шаблона апертуры квадратной маски) согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

РИС. 4 b иллюстрирует пример шаблона шестиугольной маски (или шаблона отверстия шестиугольной маски) согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

РИС. 5 — блок-схема процесса формирования одного или нескольких полимерных волноводов структуры согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

РИС. 6 — схематический вид в перспективе, показывающий соответствующие направления, вдоль которых проходят элементы фермы конструкции варианта осуществления настоящего изобретения.

РИС. Фиг.7 a , 7 b , 7 c и 7 d схематически иллюстрируют четыре конструкции тепловых труб из многослойных панелей, в которых используются микромасштабный сердечник фермы и лицевые панели.

РИС. 8 схематично иллюстрирует элементарную ячейку микрокомпонента с соответствующим размером, обозначенным и используемым для изготовления конструкций, показанных на фиг. 7 a , 7 b , 7 c и 7 d.

РИС. 9 — график, показывающий характеристики в пространстве по 4 критериям конструкции тепловой трубы сэндвич-панели на фиг. 7 d с алюминиевыми лицевыми панелями, полимерным сердечником микро-фермы, водной рабочей жидкостью и проволокой из нержавеющей стали 500 меш.

РИС. 10 a , 10 b , 10 c и 10 d иллюстрируют улучшенные размеры конструкции тепловой трубы сэндвич-панели на фиг.7 d с алюминиевыми лицевыми панелями, полимерным сердечником микро-фермы, водной рабочей жидкостью и проволокой из нержавеющей стали 500 меш.

РИС. 11 представляет собой график, показывающий характеристики конструкционной тепловой трубы для различных рабочих жидкостей с алюминиевыми лицевыми панелями, полимерным сердечником микрокомпонента, проволокой из нержавеющей стали 500 меш и прочностью на сжатие 1 МПа.

РИС. 12 a , 12 b , 12 c и 12 d иллюстрируют графики, показывающие улучшенные размеры структурной тепловой трубы для различных рабочих жидкостей с алюминиевыми лицевыми панелями, полимерным сердечником микрокомпонентов, проволокой из нержавеющей стали 500 меш, и прочность на сжатие 1 МПа.

РИС. 13 представляет собой график, показывающий характеристики конструкционной тепловой трубы для различных сердечников из материала микрокомпонентов с алюминиевыми лицевыми панелями, водной рабочей жидкостью, проволокой из нержавеющей стали 500 меш и прочностью на сжатие 1 МПа.

РИС. 14 a , 14 b , 14 c и 14 d иллюстрируют графики, показывающие улучшенные размеры структурной тепловой трубы для различных сердцевин из материала микрокомпонентов с алюминиевыми лицевыми панелями, рабочей жидкостью для воды, проволокой из нержавеющей стали 500 меш. , и прочность на сжатие 1 МПа.

РИС. 15 a — вид сверху структурной тепловой трубы, а фиг. 15 b — вид конструктивной тепловой трубы в разрезе.

РИС. 16 иллюстрирует способ изготовления тепловой трубы, состоящей из сэндвич-панелей с сердцевиной микрокомпонента, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

РИС. 17 a и 17 b схематично иллюстрируют тепловую трубу сэндвич-панели согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

РИС. 18 a , 18 b , 18 c и 18 d — это изображения, показывающие различные поколения (т. Е. Поколения 0, 1, 2 и 3) тепловых труб сэндвич-панелей, которые были использованы на практике.

РИС. 19 схематично иллюстрирует испытательную установку и данные для определения характеристик теплопередачи негерметичной нефункционирующей тепловой трубы, тепловой трубы на начальной стадии перегорания и функционирующей тепловой трубы в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

В нижеследующем подробном описании для иллюстрации показаны и описаны только некоторые примерные варианты осуществления настоящего изобретения. Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, описанные примерные варианты осуществления могут быть изменены различными способами, все без отклонения от сущности или объема настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и описание следует рассматривать как иллюстративные по своей природе, а не как ограничивающие.

В контексте вариантов осуществления настоящего изобретения трехмерная упорядоченная микроструктура упоминается как упорядоченная трехмерная структура в масштабе микрометра.В одном варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется тепловая труба с фитильной структурой, состоящей из трехмерной упорядоченной микроструктуры. Здесь тепловая трубка может быть тепловой трубкой из легкой многослойной панели.

В одном варианте осуществления механические элементы трехмерной упорядоченной микроструктуры имеют трехмерный порядок, который находится на шкале размеров (то есть на расстоянии от одного узла до другого узла) от 30 мкм до 5 мм. В другом варианте осуществления механические элементы трехмерной упорядоченной микроструктуры имеют трехмерный порядок, который находится в шкале размеров (т.е.е. расстояние от одного узла до другого узла) от 30 мкм до 1 мм.

Ссылаясь на фиг. 1 и 2, трехмерная упорядоченная микроструктура с открытыми ячейками 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения является самонесущей структурой. В одном варианте осуществления настоящего изобретения эту трехмерную упорядоченную микроструктуру с открытыми ячейками 10 можно использовать в качестве трехмерной упорядоченной микроструктуры для определения (или получения) окончательной формы и размеров трехмерного композиционного материала.Микроструктура 10 включает первые элементы фермы 12 , вторые элементы фермы 14 и третьи элементы 16 фермы. Первые элементы фермы , 12, образованы первыми самораспространяющимися полимерными волноводами и проходят вдоль первого направления A. Вторые элементы фермы 14 образованы вторыми самораспространяющимися полимерными волноводами и проходят вдоль второго направления B. элементы фермы 16 образованы третьими самораспространяющимися полимерными волноводами и проходят вдоль третьего направления C.Со ссылкой на фиг. 1 и 2, элементы фермы 12 , 14 , 16 взаимопроникают друг с другом в узлах 18 , образуя сплошной материал с трехмерной микроструктурой и множеством трехмерных упорядоченных пор (или пространства), определяемые (или между) элементами фермы 12 , 14 , 16 и узлами 18 . Здесь, в одном варианте осуществления настоящего изобретения, трехмерные упорядоченные поры (или пространства) могут быть использованы как для высоких структурных характеристик, так и для высоких тепловых характеристик, и / или могут быть адаптированы для множества применений.

В одном варианте осуществления элементы фермы 12 , 14 , 16 включают фотополимерный материал. В одном варианте осуществления элементы фермы 12 , 14 , 16 представляют собой полимерные элементы фермы оптического волновода.

В одном варианте осуществления непрерывный материал сформирован непрерывно, так что у него отсутствуют какие-либо внутренние границы, например границы внутри взаимопроникающих частей элементов фермы 12 , 14 , 16 .В другом варианте осуществления каждый узел 18, микроструктуры 10 сформирован из непрерывного материала.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения микроструктура 10 формируется с использованием фиксированного входного света (коллимированного УФ-света) для отверждения (полимеризации) полимерных оптических волноводов, которые могут самораспространяться в трехмерном узоре. Таким образом, распространяющиеся полимерные оптические волноводы образуют микроструктуру 10 . Здесь микроструктура 10 на ФИГ.2 показано, что они состоят из двух слоев элементов фермы 12 , 14 , 16 , которые взаимопроникают друг в друга в узлах 18 , уложенных друг за другом, но настоящее изобретение не ограничивается только двумя слои. Например, в одном варианте осуществления можно использовать три или более слоев. Кроме того, каждый из слоев может быть непрерывным для структуры с общей толщиной в один дюйм, а более толстые слои могут быть построены из более тонких слоев, уложенных друг за другом, прилегающих друг к другу (например,g., уложенные рядом и механически соединенные друг с другом или уложенные рядом (и не соединенные механически друг с другом)).

Как описано в Monro et al. «Тематический обзор, улавливающий свет в его собственной ловушке», Журнал современной оптики, 2001, Vol. 48, No. 2, 191-238, которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки, некоторые жидкие полимеры, называемые фотополимерами, претерпевают изменение показателя преломления во время процесса полимеризации. Изменение показателя преломления может привести к образованию полимерных оптических волноводов.Если фоточувствительный мономер подвергается воздействию света (обычно УФ) в правильных условиях, начальная область полимеризации, такая как небольшая круглая область, будет «улавливать» свет и направлять его к кончику полимеризованной области. , дальнейшее продвижение этой полимеризованной области. Этот процесс будет продолжаться, приводя к формированию волноводной структуры примерно с такими же размерами поперечного сечения по всей ее длине.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения маска с двумерным рисунком отверстий (см. Фиг.3) используется для создания трехмерной полимерной микроструктуры (или открытой ячеистой полимерной микроструктуры).

Со ссылкой на фиг. 3, система для формирования трехмерной полимерной микроструктуры согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя один или несколько коллимированных источников света 300 , резервуар (форму) 310 с объемом мономера 320 , который будет полимеризоваться на длине волны коллимированных световых лучей, обеспечиваемых источниками света 300 , и устройством формирования рисунка, например маской 330 с несколькими отверстиями (открытыми областями) 340 .Каждое из отверстий , 340, имеет заданную форму и размер, по существу соответствующие геометрии поперечного сечения волновода (например, волновода 360 и ). Между маской 330 и мономером 320 может находиться подложка 350 . Здесь, на фиг. 3, действительно трехмерная сеть может быть сформирована, потому что пересекающиеся полимерные волноводы 360 будут просто полимеризоваться вместе, но не будут мешать распространению волновода. Кроме того, расстояние между множеством волноводов , 360, соответствует структуре множества отверстий , 340, .Рисунок отверстий , 340, может, например, быть квадратным, как показано на фиг. 4 a и / или в шестиугольной форме, как показано на фиг. 4 б . Расстояние между отверстиями (апертурой), то есть расстояние между апертурами 340 в маске 330 , и количество волноводов 360 , сформированных из каждого из отверстий 340 , будет определять долю открытого объема (т.е. открытого пространства) сформированной трехмерной упорядоченной микроструктуры (или сформированной открытой ячеистой полимерной микроструктуры).

Таким образом, через систему по фиг. 3, трехмерная упорядоченная микроструктура варианта осуществления настоящего изобретения может быть разработана для данного применения. К параметрам конструкции относятся: 1) угол наклона и диаграмма направленности полимерных волноводов относительно друг друга, 2) характеристики уплотненной сердцевины или относительная плотность полученной ячеистой структуры (или доля открытого объема), и 3) поперечное сечение. форма сечения и размеры полимерных волноводов.

Более подробно на ФИГ.На фиг.5 показан способ формирования трехмерной упорядоченной микроструктуры (или полимерной микроструктуры с открытыми порами) согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5, фото-мономер выбирается в блоке 1000 . В блоке 1010 обеспечивается объем выбранного фото-мономера (например, в резервуаре). Геометрия маски разрабатывается на основе желаемой трехмерной структуры в блоке 1020 . Устройство для формирования рисунка, такое как маска, имеющая заданную геометрию, закреплено в блоке 1030 .Здесь защищенная маска имеет по меньшей мере одно отверстие между по меньшей мере одним коллимированным источником света и объемом выбранного фото-мономера. Кроме того, маска может контактировать с мономером или разделяться субстратом (например, субстратом, прозрачным для УФ-излучения).

В блоке 1040 соответствующее время экспозиции определяется на основе падающей мощности коллимированного светового луча по меньшей мере от одного коллимированного источника света (например, падающей мощности УФ-света) и желаемой длины одного или более волноводы.Коллимированный световой луч от по меньшей мере одного коллимированного источника света направляется на маску в течение периода времени экспозиции, так что часть коллимированного луча проходит через маску и направляется по меньшей мере одним отверстием в фото-мономер для образуют по крайней мере один волновод через часть объема фото-мономера. Здесь, по меньшей мере, один волновод имеет геометрию поперечного сечения, по существу совпадающую с геометрией проектируемой апертуры на маске.

В одном варианте осуществления, как показано в блоке 1050 , несколько коллимированных лучей под разными направлениями и / или углами падения направляются через маску в течение заданного промежутка времени.

В качестве альтернативы, как показано в блоках 1050 a , одиночный коллимированный луч в заданном направлении и под заданным углом направляется через маску в течение заданного промежутка времени. Затем на этапе 1050 b коллимированный световой луч перемещается относительно маски, и экспонирование повторяется.

Затем, в блоке 1060 , любой неотвержденный фото-мономер удаляется, чтобы оставить после себя трехмерную упорядоченную полимерную микроструктуру (или полимерную микроструктуру с открытыми порами).Здесь, в одном варианте осуществления, множество полимерных волноводов используется для формирования трехмерной упорядоченной полимерной микроструктуры, и трехмерная упорядоченная полимерная микроструктура соответствует рисунку множества отверстий.

Полученная трехмерная микроструктура полимера может быть сформирована за секунды в области, подверженной падающему коллимированному лучу. Поскольку падающий свет и мономер остаются фиксированными относительно друг друга во время формирования полимерного волновода, область экспонирования коллимированного луча (ов) может сканироваться по большей площади поверхности мономера, что приводит к образованию больших размеров. территориальные конструкции.В качестве альтернативы, в одном варианте осуществления объем мономера может непрерывно подаваться в соответствии с фиксированной диаграммой падающего света (созданной из маски и коллимированного света), ведущей к массовому производству.

Как описано, как только полимерная ячеистая структура сформирована в объеме мономера, оставшийся неполимеризованный материал (мономер) удаляется, оставляя открытый ячеистый полимерный материал, который представляет собой трехмерную упорядоченную микроструктуру (или открытый ячеистый полимер. Микро-ферменная конструкция).В качестве примера можно использовать растворитель, который растворяет мономер (но не полимер), чтобы способствовать удалению мономера.

Возвращаясь к фиг. 1 и 2 элементы фермы 12 , 14 , 16 микроструктуры 10 определяют открытый объем (то есть свободное пространство) микроструктуры 10 . В одном варианте осуществления микроструктура 10 определяет свободное пространство не менее примерно 40% по объему и не более примерно 99% по объему.В другом варианте микроструктура 10 определяет свободное пространство не менее примерно 70% по объему и не более примерно 95% по объему.

Элементы фермы 12 , 14 , 16 пересекаются в узлах 18 , образуя симметричные углы в трех измерениях (три ортогональных направления). Симметричные углы относительно плоскости xz (см. Фиг.1) могут составлять от 0 ° до 90 °. То есть элементы фермы 12 , 14 , 16 взаимопроникают друг с другом, образуя «идеальные» узлы: каждый из элементов фермы 12 , 14 , 16 определяет угол относительно поверхности сжатия. микроструктуры 10 (эл.грамм. поверхность, проходящая в направлении плоскости xz), и соответствующие углы, определяемые элементами фермы 12 , 14 , 16 , по существу равны друг другу. Однако варианты осуществления настоящего изобретения этим не ограничиваются.

Элементы фермы 12 , 14 , 16 обладают высокой прочностью благодаря своему небольшому размеру. В одном варианте осуществления каждый из элементов фермы 12 , 14 , 16 имеет диаметр от 10 мкм до 2 мм.В одном варианте осуществления каждый из элементов фермы 12 , 14 , 16 имеет диаметр не более примерно 500 мкм.

В другом варианте осуществления каждый из элементов фермы 12 , 14 , 16 имеет диаметр не более примерно 200 мкм. В другом варианте осуществления каждый из элементов фермы 12 , 14 , 16 имеет диаметр не более примерно 1 мкм. Элементы фермы 12 , 14 , 16 сконфигурированы так, чтобы иметь соответственно малое соотношение сторон (например,g., отношение длины к диаметру) для выдерживания изгибающего момента. Здесь каждый из элементов фермы 12 , 14 , 16 имеет длину не более 100 мкм, так что элементы фермы могут лучше выдерживать механическую нагрузку, приложенную к микроструктуре 10 . Таким образом, элементы фермы 12 , 14 , 16 практически не испытывают изгибной деформации во время приложения механической нагрузки к микроструктуре 10 .

При определенных масштабах размеров или диаметрах (например, шкалах размеров или диаметрах, описанных выше) прочность элементов фермы увеличивается, что соответствует повышенной прочности микроструктуры 10 . В одном варианте осуществления каждый из элементов фермы , 12, , , 14, , , 16, имеет молекулярное выравнивание, проходящее в осевом направлении элемента фермы. Таким образом, получают анизотропный материал, который обеспечивает значительную степень жесткости и / или прочности в осевом направлении.В одном варианте осуществления в материале, который состоит из длинных молекулярных цепей (например, полимеров), его молекулы могут быть выровнены вдоль направления, чтобы обеспечить повышенную степень механической прочности и / или жесткости вдоль направления выравнивания. Более подробно, если молекулярные выравнивания элементов фермы 12 , 14 , 16 проходят вдоль соответствующих осевых направлений, элементы фермы 12 , 14 , 16 сконфигурированы для аксиального переноса механическая нагрузка, приложенная к микроструктуре 10 .

Как описано выше, микроструктура 10 выдерживает механическую нагрузку, например, за счет осевого растяжения и сжатия элементов фермы 12 , 14 , 16 . Молекулярное выравнивание элементов фермы 12 , 14 , 16 вдоль их соответствующих осевых направлений придает дополнительную прочность и / или жесткость элементам фермы 12 , 14 , 16 и, соответственно, также микроструктура 10 .

В одном варианте осуществления элементы фермы 12 , 14 , 16 сконфигурированы для обеспечения микроструктуры 10 с преобладающим растяжением при сжимающей нагрузке, приложенной к микроструктуре 10 . Такое поведение с преобладанием растяжения отличается от поведения с преобладанием изгиба (например, случайным образом ориентированных ячеистых структур), как описано у Эшби, «Свойства пены и решеток», Philosophical Transactions — London Series A Mathematical Physical and Engineering Sciences , Vol.364, 2006, которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

В конструкции с преобладанием изгиба модуль упругости пропорционален квадрату относительной плотности ρ ′ / ρ _s ′, где ρ ′ — плотность ячеистого материала, а ρ _s ′ — плотность твердое тело, из которого оно построено. Напротив, структура с преобладанием растяжения (такая как микроструктура 10 ) имеет модуль упругости при сжатии (E), прямо пропорциональный как ее относительной плотности, так и модулю (E _s ) твердой материальной части микроструктуры. 10 , как выражено в уравнении (1) ниже:
E = E _s (sin ⁴ θ) (ρ / ρ _s ) (1)
где ρ — плотность микроструктуры 10 , ρ _s — плотность твердой материальной части микроструктуры 10 , θ — угол по крайней мере одного из элементов фермы 12 , 14 , 16 относительно поверхности сжатия микроструктуры 10 , а E _s — модуль твердой материальной части микроструктуры 10 .По существу, модуль упругости конструкции согласно вариантам осуществления настоящего изобретения также пропорционален геометрической функции угла θ конструкции, и θ может соответственно выбираться для изменения (например, увеличения или уменьшения) модуля упругости.

Возвращаясь к фиг. 1 и 2 микроструктура 10 включает элементы фермы 12 , 14 , 16 , соответственно, проходящие в направлениях A, B и C. Однако варианты осуществления настоящего изобретения этим не ограничиваются.Например, со ссылкой на фиг. 6, конструкция варианта осуществления настоящего изобретения может включать элементы фермы, образованные самораспространяющимися полимерными волноводами и проходящие вдоль направлений D, E, F, G, H, I, J и K соответственно. Например, конструкция согласно варианту осуществления настоящего изобретения может включать в себя восемь элементов фермы, каждый из которых проходит вдоль соответствующего одного из восьми различных направлений. Здесь, аналогично варианту осуществления, показанному на фиг. 1 и 2, восемь элементов фермы проникают друг в друга, образуя узлы из сплошного материала с трехмерной микроструктурой.Однако варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются этим и могут включать больше или меньше восьми элементов фермы.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения открытый объем ячеистой структуры заполняется, по меньшей мере, частично материалом, отличным от материала самой ячеистой структуры, тем самым создавая упорядоченный двухфазный композит. Также в дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения один или несколько элементов фермы ячеистой структуры покрыты материалом, отличным от материала самой ячеистой структуры, чтобы регулировать ее тепловые характеристики.Также в дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения базовые элементы ячеистой структуры покрыты материалом, отличным от материала самой ячеистой структуры, и базовые элементы удаляются, чтобы создать самонесущую структуру, имеющую непрерывные, но разделенные объемы.

Масштаб размеров и особенности структур вариантов осуществления настоящего изобретения могут использоваться в приложениях теплопередачи.

Один вариант осуществления настоящего изобретения создает функционально изменяемый сердечник теплопередачи (например,g., функционально-градиентная фитильная структура) с упорядоченной открытой ячеистой трехмерной (3D) микроструктурой. Здесь термин «функционально градиентный» относится к пространственному изменению физической микроструктуры — и, следовательно, свойств — по толщине материала (направление y на фиг. 1), и его формирование обсуждается в заявке на патент США Ser. № 12/317210, поданный 18 декабря 2008 г., озаглавленный «Функционально-градуированная трехмерная упорядоченная микроструктура с открытыми ячейками и способ ее создания», полное содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.Изменение физических свойств в зависимости от толщины может быть достигнуто за счет слоев открытой ячеистой трехмерной микроструктуры с различными характеристиками образования.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрена тепловая труба с фитильной структурой, состоящей из трехмерной упорядоченной микроструктуры.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения все конструктивные конструкции тепловых труб основаны на конструкции сэндвич-панелей. Сэндвич-панели — это легкие и механически эффективные конструкции.Тепловые трубы обладают более высокой эффективной теплопроводностью, чем твердые металлические блоки (например, твердые медные блоки). Благодаря добавлению тепловых трубок к сэндвич-панелям обеспечивается класс легких, механически эффективных и высокотеплопроводных материалов.

Как и предполагалось, конструкции тепловых труб в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения имеют ряд аналогичных характеристик:

• • 1. жесткие тонкие лицевые панели
    • a. предпочтительны материалы с высокой теплопроводностью
    • b.металлы (например, Al и Cu являются хорошими кандидатами)
  • 2. легкое ядро, состоящее из открытой ячеистой структуры, упорядоченной (например, фиг. 2) или случайной
    • a. часть активной зоны будет переносить пар, текущий из горячей области в холодную
    • b. часть активной зоны будет переносить жидкость, текущую из холодной области в горячую
    • c. сердечник может быть полимерным, металлическим, керамическим и т. д.
  • 3. Соединения между всеми соседними слоями для передачи нагрузки В качестве неограничивающих примеров соединениями могут быть клеи, припои и сварка.
  • 4. инкапсулированная рабочая жидкость
    • a. рабочая жидкость может быть водой, спиртами, углеводородами, галогенированными углеводородами и т. д. или азеотропом двух жидкостей
    • b. рабочая жидкость не должна сольватировать какие-либо компоненты системы, потому что в противном случае срок службы устройства будет сокращен из-за растворения и повторного осаждения растворенных частиц во время цикла испарения-конденсации рабочей жидкости в тепловой трубе
  • 5.герметичное уплотнение для предотвращения (или защиты) утечки рабочей жидкости и попадания внешних газов и жидкостей
  • 6. фитиль с небольшими порами для создания капиллярного давления для обеспечения движения жидкости
    • a. поры могут быть порами пены, порами в сетке и / или текстурированием пены и / или лицевых листов или гидрогеля

Ссылаясь на фиг. 7 a , 7 b , 7 c и 7 d проиллюстрированы конкретные конструкции тепловых труб согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.Обратите внимание, что иллюстрация на каждой из фиг. 7 a , 7 b , 7 c и 7 d — схематическое поперечное сечение элементарной ячейки, которую можно периодически повторять для получения более крупных структур.

В конструкции, показанной на фиг. 7 a , тепловая трубка включает две лицевые панели 10 a с сердечником 20 a между ними. Здесь сердцевина 20 a состоит из упорядоченного ячеистого материала с большими отверстиями 30 a , вырезанными в нем.Одна сторона заказанного сердечника из ячеистого материала 20 a примыкает к каждому лицевому листу 10 a , тем самым обеспечивая прямой контакт между жидкостью и лицевыми листами 10 a для лучшей теплопередачи. Столбы из заказанного ячеистого материала сердцевина 20 a отделяют лицевые панели заказанные ячеистые листовые ламели. Жидкость удерживается в упорядоченной ферме сердечника 20 a за счет капиллярных сил, в то время как пар проходит через большие открытые области.Такая конструкция обеспечивает проходы потока пара с большей площадью поперечного сечения, тем самым уменьшая потерю давления из-за потока пара. Возможны несколько вариаций этой конструкции, например:

• • 1. заказанный размер пор ячеек и другие параметры могут изменяться в ядре 20 a (постепенно или с разными участками — листами и столбами. — с различными параметрами)
  • 2. Микро-ферму можно частично или полностью заменить любой подходящей открытой ячеистой пеной

В конструкции, показанной на фиг.7, b , тепловая труба также включает две лицевые панели с сердечником между ними. Однако на фиг. 7 b , сердцевина состоит из пакета из двух слоев микроструктурированного упорядоченного ячеистого материала (микрокомпонента). Один слой, жидкая область, имеет более мелкие поры, а другой слой, паровая область, имеет более крупные поры. Более крупные поры паровой области уменьшают потери давления в паровой области, в то время как меньшие поры жидкой области обеспечивают капиллярное давление, необходимое для создания потока текучей среды.То есть в варианте осуществления, показанном на фиг. 7, b , создается функционально градиентный сердечник теплопередачи, и формирование функционально решетчатой ​​структуры, которая может использоваться в качестве функционально градиентного теплопередающего сердечника, обсуждается в заявке на патент США сер. № 12/317210, поданная 18 декабря 2008 г., озаглавленная «Функционально-градуированная трехмерная упорядоченная микроструктура с открытыми ячейками и способ ее создания». Возможны различные варианты этой конструкции, например:

• • 1.сердцевина может состоять из трехслойной стопки (мелкие поры — большие поры — мелкие поры), чтобы удерживать слои мелких пор рядом с обоими лицевыми листами.

В каждой из конструкций, показанных на фиг. 7 c и 7 d и, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, сердцевина состоит из пакета из двух слоев микрокомпонентов, разделенных сеткой 40 c , 40 d между ними. Один слой микрокомпонентов образует паровую область, а другой — жидкую.Сетчатый экран 40 c , 40 d обеспечивает небольшие поры, необходимые для потока жидкости, так что размер микропор в области жидкости может быть больше. То есть конструкции, показанные на фиг. 7 c и 7 d допускают наличие больших пор в объеме жидкой области (с меньшими порами только на границе раздела между жидкой и паровой областями) для разделения создаваемого капиллярного давления (из-за пор на границе раздела) от потери давления из-за потерь на трение (из-за размера пор в объеме области).Эта стратегия проектирования аналогична тепловым трубкам с артериальными фитилями (однако здесь конструкция более эффективна с механической точки зрения). Возможны различные варианты этой конструкции, например:

• • 1. Микро-ферма в паровой и жидкой областях может иметь одинаковые (фиг. 7 d ) или разные (фиг. 7 c) ), но в любом случае размер пор ячейки должен быть меньше, чем размер пор микрокомпонента
  • 2. Ядро может состоять из трехслойного пакета микрокомпонентов (жидкая область-паровая область-жидкая область ) с 2 слоями сетки (каждый между поверхностью раздела жидкая область-пар) жидкими областями, прилегающими к обоим лицевым листам
  • 3.Микро-ферму можно частично или полностью заменить любой подходящей открытой ячеистой пеной с размером пор меньше, чем размер пор ячеистой пены.

Конструкция, показанная на фиг. 7 b и конструкции на фиг. 7 c и 7 d проще в изготовлении, чем конструкция, показанная на фиг. 7 a , поскольку конструкции на фиг. 7 b , 7 c и 7 d не требуют вырезания больших паровых каналов и вместо этого могут быть созданы путем простого укладки слоев материала.Кроме того, поток текучей среды в этих конструкциях (то есть поток пара и поток жидкости) согласно варианту осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 17 а.

РИС. 8 схематично иллюстрирует элементарную ячейку микрокомпонента с соответствующим размером, обозначенным и используемым для изготовления конструкций, показанных на фиг. 7 a , 7 b , 7 c и 7 d . Здесь элементарный элемент имеет длину L, проходящую вдоль первой оси (например, ось x), ширину W, проходящую вдоль второй оси (например, по оси x).g., ось y) и высоту H, проходящую вдоль третьей оси (например, оси z). Кроме того, элементарная ячейка состоит из множества элементов фермы (или стоек), каждая из стоек на лицевой стороне элементарной ячейки имеет длину l и, как показано, образует угол 2 со второй осью или y. -ось.

Пример последовательности изготовления конструкции, описанной на фиг. 7 b выглядит следующим образом:

• • 1. Создайте микрокоммунальную ферму с большим размером элементарной ячейки, как описано в U.Заявка на патент S. Сер. № 11 / 580,335, поданной 13 октября 2006 г., озаглавленной «Оптически ориентированные трехмерные полимерные микроструктуры», полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки
  • 2. создать микропереводную ферму с малым размером элементарной ячейки, как раскрыто в заявке на патент США сер. № 11 / 580,335, поданная 13 октября 2006 г., озаглавленная «Оптически ориентированные трехмерные полимерные микроструктуры»
    • a. один или оба слоя микрокомпонентов могут быть преобразованы в другой материал
  • 3.окуните каждую сторону каждого слоя микро-фермы в клей
    • a. клей может быть эпоксидной смолой, неотвержденным тиоленовым мономером и т. д.
  • 4. вырежьте два лицевых листа с площадью больше, чем площадь слоя микрокомбина
  • 5. стопка: лицевой лист — небольшая микропереводная ферма — большая микрокомпонентная ферма — Лицевая панель
  • 6. Отвердите клей для скрепления слоев микрокомпонентов друг с другом и с лицевыми листами
  • 7. Поместите трубу малого диаметра (для вакуумирования и заполнения тепловой трубы) между лицевыми листами, но продолжая лицевые пластины
    • а.в качестве альтернативы могут быть изготовлены торцевые заглушки с уже запаянной наливной трубкой малого диаметра
  • 8. Скрепление лицевых панелей по периметру тепловой трубы
    • a. может быть выполнено с помощью эпоксидной смолы, сварки (лазер, MIG, TIG, дуга и т. д.), диффузионного или ультразвукового соединения
  • 9. Откачать тепловую трубу с помощью вакуумного насоса
    • a. Нагревание тепловой трубки ускорит вывод газа и сократит время откачки
  • 10.очистить рабочую жидкость
    • а. в одном варианте осуществления используется очистка замораживанием-насосом-оттаиванием
  • 11. Заполните тепловую трубу подходящим количеством рабочей жидкости
  • 12. Обожмите и закройте трубу малого диаметра, используемую для заполнения
    • a. уплотнение может представлять собой сварку, холодную сварку, диффузионное соединение или ультразвуковое соединение.

Для изготовления тепловых трубок, показанных на фиг. 7 c и 7 d , кусок сетки (или другой тонкий пористый лист) необходимо поместить между слоями микросфер на шаге 5 выше и приклеить эпоксидной смолой к обоим слоям микро фермы.Все остальные шаги остаются прежними. Ниже приведены два альтернативных метода изготовления сердцевины микрокомпонентов с сеткой внутри:

• • 1. Метод двустороннего экспонирования
    • a. поместите кусок сетки внутрь пресс-формы для изготовления микрокомпонентов
    • b. заполнить форму прекурсором мономера
    • c. подвергать верхнюю и нижнюю стороны формы воздействию ультрафиолетового излучения через решетку отверстий (таким образом, образуя микрокомпонент)
      • i. массивы отверстий сверху и снизу могут иметь различную структуру (диаметры, шаги, симметрию группы и т. д.).)
    • г. растворить непрореагировавший мономер
    • e. Микроферм после отверждения
    • f. при необходимости преобразовать ферму в другой материал
  • 2. Метод одностороннего экспонирования
    • a. поместите кусок сетки внутрь пресс-формы для изготовления микрокомпонентов
    • b. заполнить форму прекурсором мономера
    • c. подвергнуть верхнюю сторону формы воздействию ультрафиолетового излучения через решетку отверстий (таким образом, образуя микрокомпонент)
    • d. растворить непрореагировавший мономер
    • e.Микроферм после отверждения
    • f. при желании преобразовать микрокомпонентную ферму в другой материал
      В обоих случаях свет будет распространяться через сетку, таким образом прикрепляя сетку к микроберму и обеспечивая пути передачи нагрузки.

Чтобы изготовить тепловую трубку, показанную на РИС. 7, a , на шаге 5, описанном выше, вместо набора слоев микрокомпонентов используется слой сердцевины микрокомпонентов с паровыми каналами. Существует несколько вариантов изготовления слоя сердцевины микрокермы с паровыми каналами:

• • 1.каналы могут быть вырезаны из большого куска фермы
  • 2. меньшие секции фермы могут быть собраны эпоксидной смолой
  • 3. пресс-форма для изготовления фермы может быть изготовлена ​​с твердыми вставками (которые могут быть оптически прозрачный). Во время изготовления вставки будут занимать то же положение, что и образующиеся паровые каналы. Удаление вставок после фотополимеризации приведет к открытию паровых каналов.

Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают двусторонний подход к проектированию тепловой трубы.Здесь первая часть направлена ​​на предоставление инструментов проектирования для многофункциональной тепловой трубы на основе микрокомпонентов, которые могут быть полезны для множества приложений (например, тепловых, структурных, легких и т. Д.). Второй аспект направлен на изготовление и тестирование разработанной многофункциональной тепловой трубы на основе микрокомпонентов, которая использует инструмент проектирования для выбора желаемых конфигураций, генерирует прототипы для демонстрации многофункциональных возможностей и / или имеет процесс для адаптации к конкретным приложениям и будущему. запросы на исследования.

Более подробно, аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения направлены на системы и способы, способные создавать надежные требуемые конструкции для многофункциональных тепловых труб на основе микрокомпонентов. Проекты включают:

• • 1. ряд критериев проектирования, включая два или более из следующих:
    • a. плотность / общая масса
    • б. жесткость на изгиб
    • c. прочность на изгиб
    • d. жесткость на сдвиг
    • e. прочность на сдвиг
    • f.жесткость при растяжении / сжатии
    • г. прочность на растяжение / сжатие
    • h. максимальный тепловой поток тепловой трубки
    • i. разница температур тепловых трубок
    • j. эффективная теплопроводность
    • к. максимальное энергопоглощение
    • л. капиллярное давление
  • 2. Параметры устойчивости (включать не обязательно, но если они включены, можно использовать только один критерий)
    • a. параметр, описывающий присущие процессу и вариации свойств материала (могут быть индивидуальные параметры для каждого свойства материала и каждого измерения критерия)
    • b.параметр, описывающий допустимое отклонение производительности (может быть один параметр для каждого критерия)
  • 3. размеры, которые необходимо разработать, которые могут включать
    • a. Угол распорки микробермы
    • b. Длина стойки микробермы
    • c. Радиус стойки микробермы
  • 4. физические свойства используемых материалов (которые могут зависеть от размеров, которые должны быть спроектированы, или других параметров), например
    • a.плотность (твердой, жидкой, газовой фаз)
    • б. модуль Юнга
    • c. предел текучести
    • d. теплопроводность
    • эл. поверхностное натяжение
    • ф. вязкость

Вариант осуществления изобретения также можно использовать для сравнения различных комбинаций материалов и выбора улучшенного набора материалов для желаемых множественных функциональных характеристик.

Вариант осуществления изобретения также можно использовать для сравнения различных дизайнов архетипов, чтобы выбрать лучший дизайн архетипа, а затем выбрать улучшенные размеры этого лучшего дизайна архетипа.

РИС. 9 — график, показывающий примерные характеристики в пространстве с 4 критериями конструкции тепловой трубы сэндвич-панели на фиг. 7 d с алюминиевыми лицевыми панелями, полимерным сердечником микро-фермы, водной рабочей жидкостью и проволокой из нержавеющей стали 500 меш.

РИС. 10 a , 10 b , 10 c и 10 d иллюстрируют улучшенные размеры конструкции тепловой трубы сэндвич-панели на фиг. 7 d с алюминиевыми лицевыми панелями, полимерным сердечником микро-фермы, водной рабочей жидкостью и проволокой из нержавеющей стали 500 меш.(Здесь, в одном варианте осуществления, все решения сходятся к одной элементарной ячейке в жидкой области, минимальная граница.)

Фиг. 11 представляет собой график, показывающий характеристики конструкционной тепловой трубы для различных рабочих жидкостей с алюминиевыми лицевыми панелями, полимерным сердечником микрокомпонентов, проволокой из нержавеющей стали с ячейками 500 меш и прочностью на сжатие ≥1 МПа.

РИС. 12 a , 12 b , 12 c и 12 d иллюстрируют графики, показывающие улучшенные размеры структурной тепловой трубы для различных рабочих жидкостей с алюминиевыми лицевыми панелями, полимерным сердечником микрокомпонентов, проволокой из нержавеющей стали 500 меш, и прочность на сжатие ≥1 МПа.(Здесь, в одном варианте осуществления, все решения сходятся к одной элементарной ячейке в жидкой области, минимальная граница.)

Фиг. 13 представляет собой график, показывающий рабочие характеристики конструкционной тепловой трубы для различных сердечников из материала микрокомпонентов с алюминиевыми лицевыми панелями, водной рабочей жидкостью, проволокой из нержавеющей стали с ячейками 500 меш и прочностью на сжатие ≥1 МПа.

РИС. 14 a , 14 b , 14 c и 14 d иллюстрируют графики, показывающие улучшенные размеры структурной тепловой трубы для различных сердечников из материала микрокомпонентов с алюминиевыми лицевыми панелями, рабочей жидкостью для воды, проволокой из нержавеющей стали 500 меш. , а прочность на сжатие ≥1 МПа.

Здесь, в одном варианте осуществления, использование другого лицевого материала (отличного от алюминия) не вносит изменений в сконфигурированные размеры сердечника микрокомпонента в вышеупомянутых случаях (т.е. с учетом жесткости на сжатие и прочности), а изменяет только среднее плотность получаемой сэндвич-панели, если используется лицевой лист большей или меньшей плотности. При рассмотрении жесткости на изгиб и прочности различные материалы лицевых панелей будут изменять сконфигурированные размеры материала сердцевины микрокомпонентов, как это показано на фиг.14 a , 14 b , 14 c , 14 d.

РИС. 15 a — вид сверху структурной тепловой трубы, а фиг. 15 b — вид конструктивной тепловой трубы в разрезе. Как показано на фиг. 15 a и 15 b тепловая труба состоит из двух лицевых панелей с центральной структурой между ними. Здесь структура сердцевины состоит из первой сердцевины и второй сердцевины с сеткой между ними, чтобы отделить или ограничить первую сердцевину от второй сердцевины.

РИС. 16 иллюстрирует способ изготовления тепловой трубы, состоящей из сэндвич-панелей с сердцевиной микрокомпонента, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Здесь метод начинается с формирования материала микрокомбинированной фермы. Затем из материала микрокомбинированной фермы формуют фитиль (или сердцевину микрокомбайна), например, путем формирования больших отверстий в материале микрокомбинированной фермы и / или создания сетки между двумя частями материала микрокомбинированной фермы. Сформированный сердечник микрокомпонента затем помещается между двумя лицевыми листами из металлической фольги и герметизируется внутри двух лицевых листов из металлической фольги, например.г., используя ультразвуковую сварку металла.

РИС. 17 a и 17 b схематично иллюстрируют тепловую трубу сэндвич-панели согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 17 a и 17 b , тепловая труба сэндвич-панели имеет область более высоких температур в (или в контакте с) горячим источником и область более низких температур в (или в контакте) с холодным стоком, и включает в себя первый лицевая сторона 100 a , вторая лицевая сторона 100 b , один или несколько ограничителей кромок панели 600 , трехмерный упорядоченный сердечник микро-фермы с открытыми ячейками 200 a между первая лицевая сторона 100 a и вторая лицевая сторона 100 b , первое соединение (e.g., клей) 500 a между сердцевиной 200 и первой лицевой панелью 100 a , и второе соединение (например, клей) 500 b между сердцевиной 200 и второй лицевой лист. Рабочая жидкость заполняется в заказанном сердечнике с открытой ячеистой структурой 200 , и один или несколько ограничителей края панели 600 используются для скрепления первого и второго информационных бюллетеней 100 a и 100 b вместе.

Кроме того, как показано на ФИГ. 17 a показано, что трехмерный упорядоченный сердечник с открытыми ячейками 200 включает паровую зону на первом лицевом листе или в контакте с ним 100 a и жидкую зону в контакте или в контакте со второй лицевой стороной 100 б . Здесь паровая область предназначена для транспортировки паровой фазы рабочей жидкости из области более высоких температур в область более низких температур, а область жидкости предназначена для транспортировки части жидкой фазы рабочей жидкости из области более низких температур в область более высоких температур. температурный диапазон.

Кроме того, в одном варианте осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 17, a , тепловая труба сэндвич-панели включает в себя сетчатую структуру (например, проволочную сетку) для отделения паровой области от жидкой области.

Как показано на фиг. 18 a , 18 b , 18 c и 18 d показаны различные тепловые трубы сэндвич-панелей согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, фиг. 18 a , 18 b , 18 c и 18 d — это изображения различных поколений (т.е.е., поколения 0, 1, 2 и 3) тепловых труб из сэндвич-панелей, которые используются на практике.

РИС. 19 схематично иллюстрирует испытательную установку и данные для определения характеристик теплопередачи негерметичной нефункционирующей тепловой трубы, тепловой трубы на начальной стадии перегорания и функционирующей тепловой трубы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Здесь работающая тепловая труба работает с максимальным тепловым потоком 4 Вт / см ² (или около 4 Вт / см ² ), в то время как начальная стадия выгорания тепловой трубы работает с тепловым потоком, который выше менее 4 Вт / см ² .Как можно увидеть и / или получить из графика, показанного на фиг. 19, работающая тепловая трубка, по сравнению с негерметичной, нефункционирующей тепловой трубкой и исходным состоянием перегоревшей тепловой трубки, имеет гораздо меньшую разницу температур между ее более высокой температурной областью у источника тепла и ее более низкой температурной областью у источника тепла. холодная раковина и имеет эффективную теплопроводность, которая в 1,9 раза выше, чем у сопоставимого твердого медного блока.