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第263章 微米级的修整手段(1/2)

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但还有一个问题:

蚀刻形成的通道入口和出口,尺寸有微小偏差。

因为蚀刻是各向同性的,入口处会有轻微的倒角,导致实际孔径略大于设计值。

虽然误差只有几微米,但对于冷却剂流动来说,这会影响流量分配,进而影响冷却效果。

需要一种微米级的修整手段。

温卿想到了激光。

基地有一台老式的红宝石激光器,原本用于材料打标,功率只有10瓦,聚焦光斑直径约0.1毫米——对于50微米的孔来说,还是太大了。

但她发现了一个现象:

当激光以极短的脉冲工作时,材料不是熔化,而是直接气化,而且气化区域非常局限,几乎不产生热影响区。

“如果我们能让激光束旋转,”温卿提出一个新思路。

“让光斑在孔边缘快速扫描,就可以一点点修整孔径,而不损伤孔的内部结构。”

她设计了一个简单的旋转光学系统:

一个高速旋转的棱镜,将激光束偏转成一个旋转的锥形扫描。

通过控制旋转速度和激光脉冲频率,可以实现光斑在孔边缘的均匀扫描。

这个装置需要精密的机械和光学部件。

小张再次带队攻关,用车床加工出微米级精度的旋转轴,用光学平台搭建光路。

调试过程极其痛苦。

激光功率、脉冲频率、旋转速度、聚焦位置……几十个参数需要协调。

每次调试后都要在显微镜下测量孔径变化,调整参数,再来一次。

整整五天,团队几乎没合眼。

负责调试的小李因为长时间盯着显微镜,眼睛布满血丝,不得不滴眼药水继续工作。

第六天凌晨三点,最后一次调试。

激光脉冲以每秒一千次的频率发射,聚焦光斑在50微米孔的边缘快速旋转。

在显微镜的监控下,可以看到孔的边缘一点点变得规整,倒角逐渐消失。

十分钟后,激光停止。

测量孔径:49.8微米。几乎完美。

“可以了。”温卿的声音沙哑。

所有人都瘫坐在椅子上,连欢呼的力气都没有了。

完整的微通道网络样品终于制作完成。

这是一块边长5厘米、厚5毫米的方形试片,内部有一个完整的三维通道网络。

从入口到出口,通道总长度超过一米,但占据的体积只有不到一立方厘米

冷却效果测试安排在新建的高焓风洞进行。

试片安装在试验段,表面涂了高温示温漆——这种漆在不同温度下会变色,可以直观显示温度分布。

冷却剂选用液氮,沸点低,汽化吸热量大。

测试开始。

高焓气流冲刷试片表面,温度迅速升至2000℃。示温漆从深蓝变成亮黄,表明表面温度已经超过1800℃。

“注入冷却剂。”温卿下令。

液氮从入口注入,通过微通道网络迅速扩散。

在高速摄像机的记录下,可以看到试片表面突然出现一片深蓝色区域——那是冷却剂渗出形成的局部冷却区。

深蓝色区域快速扩大,几秒钟内覆盖了整个试片表面。

示温漆的颜色稳定在深蓝,对应的温度只有600℃左右。

热流计的数据更加惊人:在冷却剂注入后,传入试片内部的热流值下降了75%。

“效果……远超预期。”小张看着数据,难以置信。

传统被动防热,在这种热流条件下,材料背面温度会超过800℃,可能导致内部结构失效。

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