來(lái)源 | Advanced Materials

01

背景介紹

通過(guò)設(shè)計(jì)微/納米結(jié)構(gòu)和調(diào)控表面潤(rùn)濕性來(lái)提高沸騰傳熱一直是人們普遍關(guān)注的話題，因?yàn)樗诟鞣N工業(yè)領(lǐng)域有著巨大的需求。通過(guò)利用工作流體（如氟化電子液體）沸騰的液體-蒸汽潛熱交換實(shí)現(xiàn)的相變冷卻，有利于將來(lái)大量技術(shù)或應(yīng)用中的高功率密度電子設(shè)備的熱管理，在包括5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等領(lǐng)域具有巨大的潛力。然而，沸騰傳熱作為一種動(dòng)態(tài)的界面現(xiàn)象，對(duì)其包括液體再濕潤(rùn)和蒸汽離開(kāi)等過(guò)程和機(jī)制的深入理解仍然具有挑戰(zhàn)性。

02

成果掠影

中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所江雷院士、田野副研究員等人設(shè)計(jì)了一種含有周期性微槽/金字塔陣列的微/納米結(jié)構(gòu)銅表面，其上有機(jī)冷卻劑的超擴(kuò)散行為（<134.1 ms）極大地促進(jìn)了液體再濕潤(rùn)過(guò)程，從而產(chǎn)生特化的、超快的射流沸騰現(xiàn)象，同時(shí)使臨界熱通量和傳熱系數(shù)分別提高了80%和608%。對(duì)噴射流沸騰微氣泡的成核、生長(zhǎng)和分離行為的原位觀察表明，帶有納米皺紋的微型溝槽/金字塔通過(guò)超擴(kuò)散誘導(dǎo)的超快液體再濕潤(rùn)和持續(xù)蒸汽膜凝聚促進(jìn)了潛熱交換過(guò)程。最后通過(guò)對(duì)超擴(kuò)散微/納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以超低電力使用效率（PUE<1.04）實(shí)現(xiàn)了高性能相變冷卻在超級(jí)計(jì)算機(jī)中心CPU芯片熱管理中的應(yīng)用。該研究以題為“Liquid Super-Spreading Boosted High-Performance Jet-Flow Boiling for Enhancement of Phase-Change Cooling”的論文發(fā)表在《Advanced Materials》上。

03

圖文導(dǎo)讀

圖1 在微/納米結(jié)構(gòu)Cu表面上由超擴(kuò)散促進(jìn)的射流沸騰現(xiàn)象。

圖2 表面上不同金字塔高度的射流沸騰換熱性能。

圖3 超擴(kuò)散促進(jìn)的微型射流沸騰氣泡成核、生長(zhǎng)和分離。

圖4 基于超擴(kuò)散增壓射流沸騰表面的相變冷卻性能及應(yīng)用。

END

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