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使用网状泡沫的最佳方式

网状泡沫——无论是金属、陶瓷还是聚合物——都是高性能材料,非常适合加热和冷却等高科技应用。

这些材料设法结合了许多看似相互排斥的特性:坚固、轻便、紧凑,但具有高表面积,能够导电或绝缘。

它们对热管理具有成本效益,适用于各种电子设备,并且可以尺寸缩放 - 例如,从混合多芯片模块(设计用于恶劣环境的微电路)到印刷线路板。

网状泡沫的结构——由低密度、可渗透的开放式细胞和类似于3D网格的连续韧带组成——使得它们对解决液体和电子冷却、过滤器、电力电子和电磁干扰(EMI)屏蔽方面的热交换挑战的设计工程师具有吸引力。

网状泡沫生产的研究进展

为了满足网纹泡沫及其相关组件的应用需求,三种最有效的生产方法是失溶碳酸盐烧结(LCS)工艺、砂铸法和3D打印:

  • LCS -将铜和碳酸盐粉末的混合物烧结(即对材料加热和压缩以产生固体),就会产生泡沫铜。它的结构是刚性,多孔和渗透性与控制密度,使其适用于各种应用,包括热交换。
  • 沙模铸造方法,这种方法主要用于生产泡沫铝零件,它在生产前为零件创建一个精确的形状,确保每个制造的零件是相同的,交付精度消除了加工的需要。这种针对特定最终用途的设计能力意味着可以为所需的应用程序实现精确的结构。此外,这种金属泡沫——即使在低速下也能实现流体运动和热回收——对热交换特别有效。
  • 3 d打印技术,3d打印泡沫(具有均匀的结构和清晰的细胞形状)比传统的随机泡沫(由不均匀的微结构组成)更好地保留了结构。加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们发现,与传统泡沫塑料相比,3d打印泡沫塑料老化速度更慢,在高温高压下,其力学和结构性能也更好。

      网状泡沫-从功能到好处

      总之,各行各业的研究人员和工程师都可以从网状泡沫的一些特性中获益:

      • 高强度重量比:例如,当泡沫与复合材料中的其他三维增强纤维结合时,它增加了强度和结构。一般来说,泡沫保持了其基础材料的一些机械性能,同时很轻。
      • 高表面积体积比在发展中有用,例如,燃料电池,以及提供一个大的表面积,以作为支架生物生长在污染控制。
      • 导电或绝缘:提供有效的导热性或导电性或高温绝缘,使材料在航空航天应用,热交换器和多孔电极中有用。
      • 低流阻:为流体流动创造较低的压降,因此在过滤器、除雾器、气体扩散器/混合器、液体和气体分离器中很有用——所有这些都归功于该材料的统一细胞结构和刚性几何形状。
      • 抗断裂和热冲击:网状泡沫——其三维的,连续的韧带——防止裂缝扩展和影响整个结构。

        在生产过程中,有可能改变网状泡沫的成分、孔径、密度、韧带结构和形状,工程师可以根据特定的应用来调整其性能,无论是现有的还是新的。