中国粉体网讯 近日，微信公众号“新华社”“人民日报”“新华网”等，纷纷以“新突破！祝贺我国科学家”为题，对我国科研团队在设备新型散热机制研究方面取得的突破进行了报导。
据悉，该突破为华北电力大学科研团队在新型散热机制——薄液膜沸腾研究方面，成功实现了超过2000W/cm2的超高热流密度。
这刷新了国内外目前已知的相关公开纪录，有望进一步提升器件设备散热效果。
该成果在权威学术期刊《国际传热传质杂志》发表，审稿人表示：该成果将薄液膜沸腾的热流密度推进到一个全新的高度，对于应对极端散热需求有重要意义。
华北电力大学科研团队在调试薄液膜沸腾实验系统
Inter创始人Moore博士在1965年提出著名的“摩尔定律”，指出电子芯片中半导体晶体管的集成密度大约每18个月会翻一番，过去几十年的发展验证了该定律的正确性。但随之而来的芯片散热成为了亟待解决的重要问题。
目前，电子芯片的尺寸越来越小，普遍小于1cm2，也就是说，需要在毫米级别的面积实现几十瓦的换热。电子器件对温度十分敏感，当工作温度过高时，会产生热应力，损坏相关组件的结构，又或是某些材料会因为高温熔断，导致器件本身出现破损。
在电子设备的热管理方案中，风冷和液冷是非常经典的散热冷却方式。“一些电子设备运行时，局部发热量可达1000W/cm2以上，显著高于常压下沸水的热流密度，传统的风冷、液冷等方式无法满足散热需求，一定程度上限制了设备性能的提升。”华北电力大学教授、该团队成员冼海珍说，“在实验中实现的2000W/cm2热流密度，相当于在1平方米面积上，1万台功率为2千瓦的电热炉同时发热。”
液冷中，根据冷却液的工作状态又分单相、两相流冷却。显然，两相传热方式由于拥有相变时带来的潜热优势，气－液相变传热可以在更小的液体流量条件下实现更高的散热性能。而对于相变传热来说，从液相变为气相包含蒸发和沸腾两个部分，蒸发是在液体表面相变，沸腾则是在液体内部相变。
强化相变传热则需尽量促进沸腾过程的发生，获得稳定、高效、持续的内部相变传热。
基于前人研究，出现了一种新型沸腾方式，即利用冷却液在热源表面形成的超薄液膜持续沸腾，该法本身就已经是对沸腾过程的优化，达到高效散热目的，是目前国际上前沿的可实现超高热流密度散热的方式。
华北电力大学教授陈林在安装薄液膜沸腾实验样品
华北电力大学杜小泽教授、陈林教授是该团队另两名成员。他们介绍，在取得这一实验突破前，国际上已知的薄液膜沸腾研究的热流密度，难以超过1500W/cm2。
团队历经多年研究发现，在恒压供液模式下，用于形成薄液膜的实验样品容易破裂失效，但改为步进增压和连续增压供液后，薄液膜沸腾的临界热流密度最终突破2000W/cm2。由此成功揭示出，优化供液方式，可有效提升薄液膜沸腾的最终性能。
“也就是说，要渐进式提高供液压力，而非刚开始运行时就保持最高压力。”陈林说，该研究成果转化应用后，有望更好保障电子设备、锂电池等的安全性能。
来源：新华社
（中国粉体网编辑整理/山川）
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