本發(fā)明涉及離子風(fēng)，具體地，涉及一種片狀陣列離子波高速射流冷效器。

背景技術(shù)：

1、目前離子風(fēng)已經(jīng)用于助燃領(lǐng)域，例如文獻(xiàn)1：ganguly?b?n.hydrocarboncombustion?enhancement?by?applied?electric?field?and?plasma?kinetics[j].plasma?physics?and?controlled?fusion,2007,49(12b):b239-b246、文獻(xiàn)2：volkov?en,kornilov?v?n,de?goey?l?p?h.experimental?evaluation?ofdc?electric?fieldeffect?on?the?thermoacoustic?behaviour?of?flat?premixed?flames[j].proceedingsof?the?combustion?institute,2013,34(1):955-962、文獻(xiàn)3：starikovsaia?s?m.plasmaassisted?ignition?and?combustion[j].journal?of?physics?d:applied?physics,2006,39(16):r265-r299，以及文獻(xiàn)4：kuhl?j,seeger?t,zigan?l,et?al.on?the?effectof?ionic?wind?on?structure?and?temperature?oflaminar?premixed?flamesinfluenced?by?electric?fields[j].combustion?and?flame,2017,176:391-399等。離子風(fēng)將氣體放電生成的活性粒子推向火焰的預(yù)熱區(qū)，加速了化學(xué)反應(yīng)，增加火焰的穩(wěn)定性。燃料不充分燃燒，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，造成環(huán)境污染。等離子體助燃是一種新型助燃技術(shù)。在氣體放電過程中會(huì)電離出大量的活性自由基、激發(fā)態(tài)組分等高活性的粒子，這些活性粒子能夠大大促進(jìn)燃料的燃燒。

2、雖然離子風(fēng)在等離子體助燃領(lǐng)域的確可以起到較好的輔助作用，但現(xiàn)有直流、交流電場(chǎng)毛細(xì)管發(fā)生器形成的等離子風(fēng)，在實(shí)際應(yīng)用中存在以下兩個(gè)問題：①離子風(fēng)助燃作用主要是向燃燒區(qū)輸送氧氣和帶電粒子，因此將氣體放電產(chǎn)生的高濃度活性粒子定向快速送至燃燒區(qū)非常關(guān)鍵。②如何確定最優(yōu)的電極方案和運(yùn)行條件，使燃料與氧氣充分混合，提高燃燒效率。這是現(xiàn)有離子風(fēng)助燃亟待解決的問題。

3、此外，隨著摩爾定律的不斷演進(jìn)，集成電路中單位面積電子器件密度不斷提高，電子器件散熱問題成為制約集成電路發(fā)展的關(guān)鍵之一。由于離子風(fēng)的流體性質(zhì)，近年發(fā)明人對(duì)離子風(fēng)散熱開展了研究，現(xiàn)有的離子風(fēng)散熱都為利用離子風(fēng)產(chǎn)生局部湍流，通過調(diào)控邊界層流體形態(tài)，強(qiáng)化局部散熱效果；或利用離子風(fēng)產(chǎn)生渦流源，進(jìn)而強(qiáng)化局部冷卻效果，這些離子風(fēng)基本都是作用在器件表面的平行風(fēng)，結(jié)構(gòu)基本為針電極、針-環(huán)電極、線電極，其均勻性差，流速慢，易形成電干擾。

4、在散熱領(lǐng)域，離子風(fēng)由于功耗低、響應(yīng)快、噪聲小、散熱強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)機(jī)械式風(fēng)扇更有優(yōu)勢(shì)。但現(xiàn)有的離子風(fēng)散熱中離子風(fēng)的帶電粒子會(huì)帶來(lái)絕緣問題和電磁干擾問題，進(jìn)而影響電子設(shè)備的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種片狀陣列離子波高速射流冷效器。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種片狀陣列離子波高速射流冷效器，包括：

3、射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜，用于形成高速離子波射流；

4、壓電陶瓷振蕩器，設(shè)于所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜兩端的下方，由壓電陶瓷片串聯(lián)形成，用于產(chǎn)生不同強(qiáng)度的震動(dòng)能；所述壓電陶瓷振蕩器使所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜形成來(lái)回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，促使薄膜表面的空氣定向流動(dòng)；

5、陣列離子風(fēng)射流孔，設(shè)于所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜上，包括密布的陣列式通孔，所述通孔垂直于所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜的平面；所述通孔為v形結(jié)構(gòu)，且靠近所述壓電陶瓷振蕩器一端的截面積大于遠(yuǎn)離所述壓電陶瓷振蕩器一端的截面積，所述通孔內(nèi)利用壓差形成定向流。

6、可選的，所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜包括由下至上依次設(shè)置的陽(yáng)極、柔性基底和陰極，施加電壓后，所述陰極向所述陽(yáng)極發(fā)射電子形成定向的高速離子波射流；所述陰極和所述陽(yáng)極均由多層復(fù)合金屬表面制備而成，形成所述陽(yáng)極和所述陰極的金屬包括鉻、銅、鈦、鉑和金中的至少一種。

7、可選的，所述柔性基底采用復(fù)合薄膜，所述復(fù)合薄膜的介電常數(shù)大于3.0。

8、可選的，所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜的厚度為幾百微米。

9、可選的，所述通孔在所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜排列形成田字形網(wǎng)格狀或斜紋狀，相鄰兩個(gè)所述通孔之間的間距為幾微米到幾百微米。

10、可選的，所述通孔靠近所述壓電陶瓷振蕩器一端的直徑為十幾微米到幾十微米，遠(yuǎn)離所述壓電陶瓷振蕩器一端的直徑為幾微米。

11、可選的，通過增加所述壓電陶瓷振蕩器的頻率提高射流速度并增加壓力。

12、可選的，所述冷效器包括以下一種或多種選擇：

13、-溫度傳感器，設(shè)于所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜一端的下方；

14、-壓力傳感器，設(shè)于所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜另一端的下方；

15、-電力模塊，設(shè)于所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜一端的下方。

16、可選的，所述冷效器還包括信息交互與處理模塊，所述信息交互與處理模塊設(shè)于所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜另一端的下方。

17、可選的，所述冷效器采用非硅mems多元集成制造工藝制備得到。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下至少之一的有益效果：

19、本發(fā)明提供的片狀陣列離子波高速射流冷效器，通過設(shè)置射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜、壓電陶瓷振蕩器和陣列離子風(fēng)射流孔等，將壓電薄膜式風(fēng)扇和陣列射流離子風(fēng)發(fā)生器融為一體，極大地提高了離子風(fēng)的強(qiáng)度和射流速度，從而促進(jìn)燃燒；由于采用多個(gè)密布的陣列式通孔形成多極的陣列射流，具備自中和的能力，其采用垂直于器件的高速射流，且射流方向背對(duì)器件表面，在散熱器和器件間是負(fù)壓，帶電粒子不會(huì)沉積在冷卻散熱器件表面，因此，不會(huì)對(duì)器件造成絕緣和電磁干擾問題。

技術(shù)特征：

1.一種片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜包括由下至上依次設(shè)置的陽(yáng)極、柔性基底和陰極，施加電壓后，所述陰極向所述陽(yáng)極發(fā)射電子形成定向的高速離子波射流；所述陰極和所述陽(yáng)極均由多層復(fù)合金屬表面制備而成，形成所述陽(yáng)極和所述陰極的金屬包括鉻、銅、鈦、鉑和金中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，所述柔性基底采用復(fù)合薄膜，所述復(fù)合薄膜的介電常數(shù)大于3.0。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜的厚度為幾百微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，所述通孔在所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜排列形成田字形網(wǎng)格狀或斜紋狀，相鄰兩個(gè)所述通孔之間的間距為幾微米到幾百微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，所述通孔靠近所述壓電陶瓷振蕩器一端的直徑為十幾微米到幾十微米，遠(yuǎn)離所述壓電陶瓷振蕩器一端的直徑為幾微米。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，通過增加所述壓電陶瓷振蕩器的頻率提高射流速度并增加壓力。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，包括以下一種或多種選擇：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，還包括信息交互與處理模塊，所述信息交互與處理模塊設(shè)于所述射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜另一端的下方。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的片狀陣列離子波高速射流冷效器，其特征在于，所述冷效器采用非硅mems多元集成制造工藝制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種片狀陣列離子波高速射流冷效器，包括：射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜，用于形成高速離子波射流；壓電陶瓷振蕩器，設(shè)于射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜兩端的下方，由壓電陶瓷片串聯(lián)形成，用于產(chǎn)生不同強(qiáng)度的震動(dòng)能；壓電陶瓷振蕩器使射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜形成來(lái)回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，促使薄膜表面的空氣定向流動(dòng)；陣列離子風(fēng)射流孔，設(shè)于射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜上，包括密布的陣列式通孔，通孔垂直于射流離子風(fēng)震動(dòng)薄膜的平面；通孔為V形結(jié)構(gòu)，且靠近壓電陶瓷振蕩器一端的截面積大于遠(yuǎn)離壓電陶瓷振蕩器一端的截面積，通孔內(nèi)利用壓差形成定向流。本發(fā)明可以極大地提高離子風(fēng)的強(qiáng)度和射流速度，有效提高散熱效率。

技術(shù)研發(fā)人員：姚錦元,姚茗方,張智天,宋嘉誠(chéng),朱洪良,何云帆,湯惠敏,壽芳儀,孫久文,方宇紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上?；萜謾C(jī)電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17