[发明专利]一种仿生微纳自驱动蒸汽腔及成形方法

权利要求书

1.一种仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，包括冷凝端上板和蒸发端下板，所述冷凝端上板的外形与所述蒸发端下板的外形相匹配，所述冷凝端上板沿中心位置周向自下而上设有带锥度且呈放射状圆周阵列分布的若干仿仙人掌针刺微结构单元(8)，所述蒸发端下板的中心位置设有蒸发面，沿所述蒸发面的四周自下而上设有带锥度且呈线性阵列分布的若干蒸汽诱导微结构单元(6)，在沿所述蒸发面的四周自下而上的锥度面上均布有若干集液槽(4)，所述集液槽(4)上均布有若干嵌入式球形支撑结构,所述冷凝端上板与所述蒸发端下板之间通过若干所述嵌入式球形支撑结构相连，所述蒸发端下板的外侧装有充液管(7)。

2.根据权利要求1所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，所述冷凝端上板和蒸发端下板分别采用方形冷凝端上板(1)和方形蒸发端下板(2)，所述方形冷凝端上板(1)经微压印一体化成形为沿中心位置周向自下而上带锥度且呈放射状圆周阵列分布的若干所述仿仙人掌针刺微结构单元(8)，所述方形蒸发端下板(2)经微压印一体化成形为包括位于中心位置的方形蒸发面(5)，以及沿所述方形蒸发面(5)的四周自下而上带锥度且呈线性阵列分布的若干所述蒸汽诱导微结构单元(6)，沿所述方形蒸发面(5)的四周自下而上均布有四条所述集液槽(4)，每条所述集液槽(4)上均布有三个所述嵌入式球形支撑结构。

3.根据权利要求1所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，所述冷凝端上板和蒸发端下板分别采用圆形冷凝端上板(13)和圆形蒸发端下板(14)，所述圆形冷凝端上板(13)经微压印一体化成形为沿中心位置周向自下而上带锥度且呈放射状圆周阵列分布的若干所述仿仙人掌针刺微结构单元(8)，所述圆形蒸发端下板(14)经微压印一体化成形为包括位于中心位置的方形蒸发面(5)，以及沿所述方形蒸发面(5)的四周自下而上带锥度且呈线性阵列分布的若干所述蒸汽诱导微结构单元(6)，沿所述方形蒸发面(5)的四周自下而上均布有四条所述集液槽(4)，每条所述集液槽(4)上均布有三个所述嵌入式球形支撑结构。

4.根据权利要求1所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，相邻两所述仿仙人掌针刺微结构单元(8)之间的夹角为5-15°，每个所述仿仙人掌针刺微结构单元(8)包括若干仿仙人掌针刺微结构(8.1)依次首尾相连排列成形，单个所述仿仙人掌针刺微结构(8.1)外形为半圆锥形，所述半圆锥形的尖端部背离所述冷凝端上板的中心位置。

5.根据权利要求4所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，所述半圆锥形的长度L为1-2mm，所述半圆锥形的尖端部夹角α为5-10°。

6.根据权利要求1所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，所述蒸汽诱导微结构单元(6)包括若干蒸汽诱导微结构(6.1)，所述蒸汽诱导微结构(6.1)的横截面为直角三角形且直角边背离所述蒸发面，若干所述直角三角形依次首尾相连排列成若干纵向呈一字形且横向呈锯齿形的所述蒸汽诱导微结构(6.1)。

7.根据权利要求6所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，所述直角三角形的高度H为0.1-0.5mm，长度W为0.7-1mm。

8.根据权利要求1所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，所述嵌入式球形支撑结构包括球形支撑柱(3)、支撑柱上定位凹坑(11)和支撑柱下定位凹坑(12)，在安装所述球形支撑柱(3)的所述冷凝端上板位置处和所述蒸发端下板位置处分别设有所述支撑柱上定位凹坑(11)和支撑柱下定位凹坑(12)，所述支撑柱上定位凹坑(11)与所述支撑柱下定位凹坑(12)在垂直方向上同轴心布置，所述支撑柱上定位凹坑(11)的外形和所述支撑柱下定位凹坑(12)的外形均与所述球形支撑柱(3)的外形相匹配。

9.根据权利要求1所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，所述蒸发面上设有均匀纳米级超亲水结构。

10.一种仿生微纳自驱动蒸汽腔的成形方法，用于获取如权利要求1-9中任一项所述的仿生微纳自驱动蒸汽腔，其特征在于，包括以下步骤：

选用长宽均为5-10cm，厚度为1-2cm的两块铝合金板作为冷凝端上板和蒸发端下板的成形板材，分别对两块所述成形板材进行机械抛光和电解抛光并清洗和干燥后备用；

带锥度且呈放射状圆周阵列分布的若干仿仙人掌针刺微结构单元(8)的成形模具采用电火花、微铣削和激光微纳加工中的任一种制造，所述成形模具的上模为成形微结构模，即带锥度且呈放射状圆周阵列分布的若干所述仿仙人掌针刺微结构单元(8)；根据成形需求选择合适的压力机，并制定模压成形所需的包括成形温度、压力、模压速度、保压时间在内的工艺参数；将所述成形模具装配到所述压力机上，通过试模确保不存在干涉后，将所述冷凝端上板置于所述成形模具的凹模中，所述成形模具合模后打开加热开关对成形部分进行加热,当达到指定的成形温度后，将所述压力机的工作参数设置为进行仿仙人掌针刺微结构单元(8)模压成形所需的包括压力、模压速度、保压时间在内的工艺参数；当保压时间完成后，关闭加热开关，此时若干所述仿仙人掌针刺微结构单元(8)已在所述冷凝端上板上通过微压印一体成形制造完成；待所述微压印一体成形的所述冷凝端上板冷却至室温后，将所述压力机升起,完成所述成形模具的开模,随后取出带有若干所述仿仙人掌针刺微结构单元(8)的所述冷凝端上板，从而实现带有若干所述仿仙人掌针刺微结构单元(8)的所述冷凝端上板低成本、高效率生产制造的技术效果；

采取相同的所述微压印一体成形方法对所述蒸发端下板的带锥度且呈线性阵列分布的若干蒸汽诱导微结构单元(6)进行微压印一体成形；

采用阳极氧化法或化学刻蚀法在所述蒸发面上制备出均匀纳米超亲水结构。