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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——都是非常适合加热和冷却等高科技应用的高性能材料。

这些材料设法结合了一些看似相互排斥的特性:坚固和轻,紧凑但具有高表面积,并能够导电或绝缘。

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、可渗透的开放细胞和类似3D网格的连续韧带组成——对设计工程师具有吸引力,可以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。

网状泡沫生产的进展

三种最有用的生产方法,以满足应用与网状泡沫和相关组件的需求是失钙碳酸盐烧结(LCS)过程,砂型铸造法和3D打印:

  • LCS -烧结一种混合物,通常是铜和碳酸盐粉末(即通过对材料加热和压缩产生固体质量)产生泡沫铜。它的结构是刚性的,多孔的和可渗透的密度控制,使其适用于各种应用涉及热交换。
  • 沙模铸造方法,主要用于生产泡沫铝零件,这种方法在生产前为零件创建一个精确的形状,以确保每个制造的零件是相同的,并以不需要加工的精度交付。这种为特定最终用途进行设计的能力意味着有可能为所需的应用程序实现精确的结构。此外,这种金属泡沫——即使在低速下也能使流体运动和热量回收——对热交换特别有效。
  • 3 d打印技术,3d打印泡沫(具有均匀的结构和明确的细胞形状)比传统的随机泡沫(由不均匀的微结构组成)更好地保留其结构。加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的科学家发现,与传统泡沫材料相比,3d打印泡沫材料在高温高压下的老化速度更慢,其机械和结构性能也更好。

      网状泡沫-从特点到优点

      总之,不同行业的研究人员和工程师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,它可以增加强度和结构。一般来说,泡沫保留了基材的一些机械性能,同时又很轻。
      • 高表面积体积比:在发展中很有用,例如,燃料电池,以及提供一个大的表面积,作为一个支架用于污染控制的生物生长。
      • 导电或绝缘:提供有效的导热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。
      • 低流阻:为流体流动创造低压降,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——这都归功于该材料的均匀单元结构和刚性几何结构。
      • 抗断裂和热震性能:网状泡沫-三维,连续韧带-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,工程师可以为特定的应用定制其性能,无论是现有的还是新的应用。