摘要:研究人员表明,高功率电子设备的冷却技术的性能大幅度提高。他们设计了新型的毛细血管几何形状,以突破热传递效率的边界。这项研究可能在下一代技术的发展中起着至关重要的作用。...
随着时间的推移,摩尔定律描述的电子芯片的指数小型化在我们的数字时代起着关键作用。但是,小型电子设备的运行能力受到缺乏可用的先进冷却技术的限制。
为了解决这个问题,一项发表在细胞报告物理科学,在东京大学工业科学研究所的研究人员的带领下,描述了电子芯片冷却的性能显着提高。
芯片冷却最有前途的现代方法是使用直接嵌入芯片本身的微通道。这些通道允许水流流过,有效吸收并将热量从源头移走。
然而,由于水的明智热,该技术的效率受到限制。该数量是指在不引起相变的情况下升高物质温度所需的热量。水相变的潜热是在沸腾或蒸发过程中吸收的热能,比其明智的热量大约7倍。该研究的主要作者Hongyuan Shi解释说:“通过利用水的潜热,可以实现两相冷却,从而在耗散散热方面提高了效率的显着效率。”
先前的研究表明,两相冷却的潜力,同时也突出了该技术的并发症,这主要是由于在加热后难以管理蒸气气泡的流动。最大化传热的效率取决于多种因素,包括微通道的几何形状,两相流量调节和流阻力。
这项研究描述了一种新型的水冷却系统,该系统包括三维微流体通道结构,利用毛细管结构和歧管分布层。研究人员设计和制造了各种毛细血管几何形状,并在各种条件下研究了其性能。
发现冷却液流动的微通道的几何形状和控制冷却液分布的歧管通道都会影响系统的热和液压性能。
有用的冷却输出与所需能量输入的测量比(称为性能系数(COP))达到的最高为10 5 ,这比常规冷却技术相比是显着的进步。
高级作者Masahiro Nomura说:“高功率电子设备的热管理对于下一代技术的开发至关重要,我们的设计可能为实现所需的冷却开辟了新的途径。”
高性能电子依赖于先进的冷却技术,这项研究可能是最大程度地提高未来设备和实现碳中立性能的关键。