微型电液动力泵结构与工艺优化的实验研究

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随着电子元件的越来越小型化,电子技术的不断发展和芯片集成度的不断提高,导致电子器件单位面积上的热流密度不断增加。目前高热流器件的热流密度已达106W/m2的量级,将来会达到107W/m2的量级。传统的风冷技术已经不能满足高热流电子器件的散热要求,液冷技术成为高热流电子器件的必然选择。液体驱动泵是液冷技术的关键部件,但其可靠性一直是制约液冷技术在航空航天等科学领域广泛应用的主要因素,因此研制一种无运动部件的新型液体驱动泵一直是航空航天高热流电子器件冷却的迫切要求。电液动力泵是一种无运动部件的新型液体驱动泵,在航空航天领域有重要的应用前景。 本文旨在探索电液动力泵的优化结构参数与加工工艺。提出了电液动力泵的电极结构及参数:90对平板型铜电极,电极宽度为40μm,长度15mm,电极间距50μm,相邻电极对之间的距离为100μm,设计了两种流道高度100μm和200μm。对腐蚀方法和剥离方法两种电极制作方法进行了对比,选择了剥离方法制作电极,实现了电液动力泵的制作和封装。选择了HFE7100为实验所用的液体,同时选用无水乙醇进行参考对比。 为了提高实验液的纯度,避免液体中存在的杂质对电极及实验的影响,在原来实验的基础上增加了实验液提纯的环节。对电液动力泵的性能进行了静压实验,并进行了电极的重复性实验。实验结果表明:电液动力泵产生的压头随电压变化的曲线近似服从二次方的关系。同等条件下100μm流道高度比200μm流道高度产生的压头大,产生的电流小。对于HFE7100,当施加81V电压时,流道高度为100μm的微泵能够产生160Pa压头,而流道高度为200μm的微泵只能产生50Pa压头。对无水乙醇,当施加90V电压时,流道高度100μm微泵产生的压头为210Pa左右,而流道高度为200μm的压头只有100Pa。本文最后对电极的结构参数进行了优化,设计了锯齿状电极,为今后的进一步研究提供了一种新的思路。
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