形状对微柱的传热性能有影响

随着我们的电子设备变得越来越复杂，它们也会产生更多的热量，这些热量必须被释放出来，以达到最佳性能。Damena Agonafer是圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的机械工程师和材料科学家，她正在完善一种独特的方法来散热，这种方法包括在一系列微柱上的微小液滴。

在9月17日发表在《朗缪尔》杂志封面上的新研究中，阿冈纳费尔是机械工程和材料科学，研究不同液体滴在不同形状的微柱结构上:三角形、正方形和圆形。微柱顶部的液滴类似于一杯水被灌满，刚好形成半球形或半月板，然后再一滴就会溢出来。

阿冈纳费尔的微柱结构中含有液滴，它们锋利的边缘在表面形成了能量屏障，防止液体溢出。一些液体，比如水，当接触线被固定在微柱内孔的边缘时，会产生很高的表面张力和最大的压力。其他液体，如异丙醇或制冷剂，当接触线固定在结构的外边缘时，会产生较低的表面张力和最大的压力。

阿戈那弗发现微柱的形状对液滴溢出前它所含的液体量有影响。这项工作，首次研究液体在不对称柱结构上的滞留，为科学和工程上的表面微和纳米工程结构的设计提供了思路。

阿冈纳费尔说:“我们希望液滴留在微柱顶部，因为它有助于冷却过程。”“不对称的形状增强了传热。半月板是蒸发传热最高的地方，所以我们想要增加这个区域。”

此前，阿冈纳费尔开发了一种带有圆形微柱的薄膜，用于在电子设备中散热。他把这种薄膜的基础建立在弹尾的防水皮肤上。弹尾是一种古老的昆虫，即使在水下也能通过它的皮肤呼吸。首次将低表面张力液体应用于多孔膜结构中。

在这项新研究中，阿冈纳弗和他的团队发现，固定在三角形微柱上的液滴溢出前吸收的液体量最少，这被称为临界爆震体积。当他们使用高表面张力的液体异丙醇和介质液体时，将微柱的形状从圆形改为三角形，使得临界爆震体积分别降低了83%和76%。

最终，他发现圆形微柱比三角形和方形微柱有更均匀的液体体积积累。

他说:“液体在非对称柱状结构上的滞留特性与柱状结构非常不同。”“液体半月板不一定会湿润不对称微柱表面的整个顶部，这对分析平衡剖面构成了重大挑战。”

阿冈纳弗和他的实验室现在正致力于优化微柱阵列的形状和模式，以开发一种蒸发换热装置。