Enhancing boiling heat transfer by surface modification has the potential to increase the efficiency of energy systems and to address thermal management bottlenecks in electronics. In order to realize simultaneous enhancement of critical heat flux (CHF) as well as heat transfer coefficient (HTC) for boiling heat transfer processes, we developed a porous surface covered by microcavities (MCPS), which was fabricated by the three-step method of a powder sintering technique followed by chemical modification methods. The pool boiling heat transfer properties of MCPSs were systematically investigated in atmospheric pressure conditions, together with the bubble dynamics characteristics. The results showed that compared to plain Cu surfaces (PCSs), a 2.2 times higher CHF, a 2.5 times higher HTC as well as 85% lower onset of nucleate boiling (ONB) were demonstrated on the MCPSs. Owe to the formation of numerous microcavities and capillary-induced liquid rewetting, compared with PCPSs, the MCPS could increase the nucleation density, reduce bubble departure diameter and increase departure frequency. Finally, the wicking velocity of different surfaces obtained from the capillary wickability tests showed that there was a good linear relationship between the wicking velocity and CHF. The results showed that the liquid supply with capillary wickability could prevent the expansion of dry spots and maintain a higher CHF. This study provides a high-performance surface modification, which leads to significant industrial application prospects for high-power microelectronics cooling.

通过表面改性增强沸腾传热有可能提高能源系统的效率并解决电子产品中的热管理瓶颈。为了同时提高沸腾传热过程的临界热通量 (CHF) 和传热系数 (HTC)，我们开发了一种微腔 (MCPS) 覆盖的多孔表面，该表面通过三步法制造粉末烧结技术，然后是化学改性方法。在大气压条件下系统地研究了 MCPS 的池沸腾传热特性以及气泡动力学特性。结果表明，与普通铜表面 (PCS) 相比，CHF 高 2.2 倍，2. 在 MCPS 上证明了高 5 倍的 HTC 以及低 85% 的成核沸腾 (ONB) 开始。由于大量微腔的形成和毛细管引起的液体再润湿，与PCPS相比，MCPS可以增加成核密度，减小气泡脱离直径并增加脱离频率。最后，通过毛细管芯吸能力测试获得的不同表面的芯吸速度表明，芯吸速度与 CHF 之间存在良好的线性关系。结果表明，具有毛细管芯吸能力的液体供应可以防止干斑扩大并保持较高的 CHF。该研究提供了一种高性能的表面改性，为高功率微电子冷却带来了重要的工业应用前景。由于大量微腔的形成和毛细管引起的液体再润湿，与PCPS相比，MCPS可以增加成核密度，减小气泡脱离直径并增加脱离频率。最后，通过毛细管芯吸能力测试获得的不同表面的芯吸速度表明，芯吸速度与 CHF 之间存在良好的线性关系。结果表明，具有毛细管芯吸能力的液体供应可以防止干斑扩大并保持较高的 CHF。该研究提供了一种高性能的表面改性，为高功率微电子冷却带来了重要的工业应用前景。由于大量微腔的形成和毛细管引起的液体再润湿，与PCPS相比，MCPS可以增加成核密度，减小气泡脱离直径并增加脱离频率。最后，通过毛细管芯吸能力测试获得的不同表面的芯吸速度表明，芯吸速度与 CHF 之间存在良好的线性关系。结果表明，具有毛细管芯吸能力的液体供应可以防止干斑扩大并保持较高的 CHF。该研究提供了一种高性能的表面改性，为高功率微电子冷却带来了重要的工业应用前景。减小气泡离去直径，增加离去频率。最后，通过毛细管芯吸能力测试获得的不同表面的芯吸速度表明，芯吸速度与 CHF 之间存在良好的线性关系。结果表明，具有毛细管芯吸能力的液体供应可以防止干斑扩大并保持较高的 CHF。该研究提供了一种高性能的表面改性，为高功率微电子冷却带来了重要的工业应用前景。减小气泡离去直径，增加离去频率。最后，通过毛细管芯吸能力测试获得的不同表面的芯吸速度表明，芯吸速度与 CHF 之间存在良好的线性关系。结果表明，具有毛细管芯吸能力的液体供应可以防止干斑扩大并保持较高的 CHF。该研究提供了一种高性能的表面改性，为高功率微电子冷却带来了重要的工业应用前景。结果表明，具有毛细管芯吸能力的液体供应可以防止干斑扩大并保持较高的 CHF。该研究提供了一种高性能的表面改性，为高功率微电子冷却带来了重要的工业应用前景。结果表明，具有毛细管芯吸能力的液体供应可以防止干斑扩大并保持较高的 CHF。该研究提供了一种高性能的表面改性，为高功率微电子冷却带来了重要的工业应用前景。