1. Lựa chọn vật liệu: Cân bằng giữa độ dẫn nhiệt cao và khả năng chịu nhiệt
1.1 Vật liệu hợp kim nhôm
Hợp kim nhôm đã trở thành vật liệu phổ biến cho vỏ động cơ vi mô do độ dẫn nhiệt tốt, trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn và xử lý dễ dàng. Cụ thể, một số loại hợp kim nhôm cụ thể, chẳng hạn như hợp kim nhôm 6061-T6, có hệ số dẫn nhiệt lên tới khoảng 200W/mK, cao hơn nhiều so với thép thông thường. Nó có thể tiến hành hiệu quả hơn nhiệt được tạo ra bên trong động cơ lên bề mặt vỏ, sau đó tiêu tán nó thông qua đối lưu không khí hoặc bức xạ.
1.2 Vật liệu đồng
Đồng có độ dẫn nhiệt vượt trội hơn và độ dẫn nhiệt của nó có thể đạt hơn 400W/mK, cao hơn hai lần so với nhôm. Tuy nhiên, đồng đắt hơn, có mật độ cao và rất khó xử lý, vì vậy nó hiếm khi được sử dụng một mình trong vỏ động cơ vi mô. Tuy nhiên, nó có thể được coi là sử dụng các phần chèn đồng hoặc lớp phủ trong một số bộ phận tản nhiệt quan trọng để cải thiện hiệu quả tản nhiệt cục bộ.
1.3 Nhựa dẫn nhiệt cao
Với sự phát triển của khoa học vật liệu, một số nhựa dẫn nhiệt cao cũng đã xuất hiện. Những loại nhựa này cải thiện độ dẫn nhiệt của chúng bằng cách thêm chất độn dẫn nhiệt (như than chì, sợi carbon, v.v.). Mặc dù hệ số độ dẫn nhiệt của chúng vẫn thấp hơn vật liệu kim loại, nhưng chúng có những ưu điểm của trọng lượng nhẹ, cách nhiệt tốt, và xử lý và đúc dễ dàng. Chúng có thể được sử dụng như một sự thay thế trong một số động cơ vi mô đòi hỏi trọng lượng và cách nhiệt.
2. Điều trị vật liệu: Cải thiện độ dẫn nhiệt và cường độ cơ học
2.1 Xử lý bề mặt
Xử lý bề mặt vỏ kim loại, chẳng hạn như anodizing, phun cát, mạ điện, v.v., không chỉ có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn và tính thẩm mỹ của vỏ động cơ vi mô, mà còn cải thiện độ dẫn nhiệt của nó ở một mức độ nhất định. Đặc biệt, anodizing có thể tạo thành một màng oxit nhôm dày đặc trên bề mặt kim loại. Bộ phim này không chỉ có cách nhiệt tốt, mà còn làm tăng diện tích tiếp xúc với không khí thông qua cấu trúc vi mô, do đó cải thiện hiệu quả tản nhiệt.
2.2 Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt của vỏ kim loại, chẳng hạn như dập tắt và ủ, có thể điều chỉnh cấu trúc bên trong của nó, cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn, và cũng giúp cải thiện độ dẫn nhiệt của nó. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng quá trình xử lý nhiệt có thể có tác động nhất định đến độ chính xác và độ ổn định hình dạng của vỏ, vì vậy nó cần được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình xử lý.
Iii. Sự kết hợp vật chất: Đạt được đa chức năng và cải thiện hiệu quả tản nhiệt
3.1 Vật liệu composite nhựa kim loại
Sự kết hợp giữa kim loại và nhựa có thể sử dụng đầy đủ các lợi thế của cả hai. Ví dụ, một lớp nhựa dẫn nhiệt cao được bơm vào vỏ kim loại, không chỉ duy trì độ dẫn nhiệt cao của kim loại, mà còn tận dụng trọng lượng nhẹ, cách nhiệt và dễ dàng xử lý nhựa. Vỏ tổng hợp này có một triển vọng ứng dụng tốt trong động cơ vi mô.
3.2 Vật liệu tổng hợp đa lớp
Thông qua công nghệ tổng hợp đa lớp, các vật liệu khác nhau được đặt chồng lên một tỷ lệ nhất định và để tạo thành một vỏ với hiệu suất phân tán nhiệt tuyệt vời và cường độ cơ học. Ví dụ, một lớp kim loại có độ dẫn nhiệt cao có thể được kết hợp với một lớp gốm có hệ số giãn nở nhiệt thấp để cải thiện độ ổn định nhiệt và hiệu quả tản nhiệt của vỏ. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng chi phí xử lý của vật liệu composite đa lớp cao, và các yêu cầu về độ chính xác và xử lý cũng rất cao.
Iv. Các biện pháp phòng ngừa cho lựa chọn và tối ưu hóa vật liệu
4.1 Cân nhắc chi phí
Khi chọn và tối ưu hóa vật liệu vỏ, hệ số chi phí cần được xem xét đầy đủ. Mặc dù vật liệu kim loại có độ dẫn nhiệt cao có tác dụng tản nhiệt tốt, nhưng chúng rất đắt; Trong khi vật liệu nhựa có chi phí thấp, nhưng độ dẫn nhiệt của chúng bị hạn chế. Do đó, cần phải xem xét toàn diện hiệu quả chi phí trong khi đảm bảo hiệu quả tản nhiệt.
4.2 Cân nhắc về khả năng xử lý
Các vật liệu khác nhau có khó khăn xử lý khác nhau và chi phí xử lý. Ví dụ, hợp kim nhôm rất dễ xử lý và hình thành, nhưng chúng dễ bị vữa và biến dạng trong quá trình cắt; Vật liệu đồng rất khó xử lý do độ cứng cao của chúng. Do đó, khi chọn vật liệu, cần phải xem xét đầy đủ hiệu suất xử lý và chi phí xử lý của họ.
4.3 Cân nhắc khả năng tương thích
Khi chọn vật liệu vỏ, cũng cần phải xem xét khả năng tương thích của nó với các thành phần khác bên trong động cơ động cơ vi mô. Ví dụ, vỏ kim loại có thể ảnh hưởng đến trường điện từ bên trong động cơ; Mặc dù vỏ nhựa cần xem xét liệu hiệu suất cách nhiệt và khả năng chịu nhiệt độ của nó có phù hợp với các yêu cầu của động cơ hay không.
