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三維輕質點陣材料

編號：

名稱： 三維輕質點陣材料

領域： 材料科學

成果形式：

投資額： 面議萬

案例數： 0家

技術階段： 小批量階段

合作方式：其他

方案詳述

輕質三維格柵材料WBK（Wire-woven Bulk Kagome）制成。WBK最初由韓國全南國立大學Kang Ki-Ju教授于2007年發明，相關研究成果最初發表在ActaMaterialia上，同時還獲得了韓國、美國以及中國等多個國家多項專利授權。WBK是由六個定向線材在三維空間內以60度或120度角相互交叉編織制成，具有良好的機械性能和優良的熱傳導能力（見圖1）。自2007年以來，關于此三維格柵結構的研究成果陸續發表在國際SCI期刊上，主要研究包括了WBK的機械強度、熱傳導以及批量制造等，2015年相關研究成果整理發表在Progress in Materials Science (影響因子31.08)。

對于WBK的摩擦系數的研究結果如下圖2所示，其中摩擦系數f的大小表示介質阻力的大小，雷諾系數Re表示慣性力和流體粘性力的比值。雷諾數較小時，粘滯力對流場的影響大于慣性，流場中流速的擾動會因粘滯力而衰減，流體流動穩定，為層流；反之，若雷諾數較大時，慣性對流場的影響大于粘滯力，流體流動較不穩定，流速的微小變化容易發展、增強，形成紊亂、不規則的紊流流場。從圖中可以得出，WBK的摩擦系數要比百葉散熱片和波紋管高一點，但是要比其他常見的多種泡沫金屬、Textilecores等多孔材料低得多。當雷諾系數小于15000時，由于B方向接觸面積更大，所以摩擦系數較A方向大；當雷諾系數大于15000時，B方向的摩擦系數更小。

圖2 WBK同其他已知多孔材料的摩擦系數

WBK的熱傳導性能如下圖5所示，其中努賽爾數（Nu）表示對流換熱強烈程度，又表示為流體層流底層的導熱阻力和對流傳熱阻力的比。實驗結果表明，WBK同其他典型多孔材料如泡沫金屬等一樣擁有優良的導熱性能，比百葉散熱片和波紋管等表現更好。這是因為WBK的單元結構均勻分布在空間中和其較大的表面積。由于開口面積比的差異，B方向的努賽爾數要略高于A方向。