实验室压紧或夹紧装置的主要功能是最大限度地减少热阻。通过对样品和加热块之间的界面施加恒定、均匀的压力，该装置确保了最大的物理接触。这种机械压力对于创建一致的热路径至关重要，它允许热量从热源平稳地流向液体薄膜沸腾测试单元。
微观表面不规则性会在加热块和样品之间产生绝缘空气间隙。夹紧装置通过将表面压在一起消除这些间隙，这一过程对于防止界面过热和确保实验数据的准确性至关重要。
热界面的物理学
处理微观不规则性
肉眼看来，铜加热块和微结构基板的表面可能显得完全平坦。然而，在微观层面上，这些表面由峰和谷组成。
在没有外力的情况下，这些表面仅在最高点（粗糙点）接触。这导致实际物理接触面积的百分比非常小。
消除空气间隙
未接触区域之间的空隙自然会被空气填充。由于空气是导热性非常差的物质，这些空隙充当了热绝缘体。
这种绝缘产生了接触热阻，它阻碍了热量的传递并产生了不可预测的温度梯度。
优化传热
促进紧密接触
压紧装置施加足够的力将两个表面相互压紧。这种压力通过使微观粗糙点变形来增加实际接触面积。
通过最大化表面到表面的接触，该装置减少了热量需要传播的距离，并为热能创造了直接路径。
与导热硅脂的协同作用
为了获得最佳结果，机械压力与高性能导热硅脂一起使用。硅脂填充了单独通过压力无法消除的剩余微观空隙。
夹紧装置确保这种硅脂涂抹得又薄又均匀，防止硅脂本身因厚度过大而成为热屏障。
保护实验完整性
防止界面过热
如果热量无法有效地流入样品，它会在界面处积聚。这种局部热量积聚会导致界面过热。
在沸腾测试完成之前，过热可能会对样品或微结构造成物理损坏。
减少实验误差
液体薄膜沸腾测试依赖于精确的温度数据。高热阻会扭曲这些数据，使得热通量计算不可靠。
恒定的压力确保了实验过程中热条件保持稳定，从而产生可重现和准确的结果。
应用的关键考虑因素
压力的平衡
虽然压力是必要的，但必须小心施加。目标是“恒定”和“足够”的压力，而不是最大力。
机械损坏的风险
通过夹紧装置施加过大的力可能会压碎或变形精密的微结构基板。这会改变样品的几何形状，使实验无效。
为您的组装选择正确的设备
在组装测试单元时，目标是在不影响样品结构完整性的情况下创建无缝的热界面。
- 如果您的主要关注点是数据准确性：确保夹紧装置在整个样品上均匀施加压力，以避免影响热读数的过热点。
- 如果您的主要关注点是样品保存：使用达到完全接触所需的最小压力，依靠高质量的导热硅脂来处理最细微的微观间隙。
正确使用夹紧装置可将粗糙、低效的界面转化为高性能的热传导器。
总结表：
| 特征 | 在热界面中的作用 | 对实验的好处 |
|---|---|---|
| 施加压力 | 使微观粗糙点变形以实现最大接触 | 最大限度地减少接触热阻 |
| 去除空气间隙 | 消除表面之间的绝缘空气间隙 | 防止局部界面过热 |
| 硅脂集成 | 将导热硅脂涂抹得又薄又均匀 | 提高热通量和导热性 |
| 力控制 | 保持恒定且均匀的机械力 | 保护精密的微结构基板 |
| 数据稳定性 | 创建一致、可重现的热路径 | 确保热通量计算的高准确性 |
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参考文献
- Pengkun Li, Ronggui Yang. A heat transfer model for liquid film boiling on micro-structured surfaces. DOI: 10.1093/nsr/nwae090
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
