分布式陣列射流沖擊結合微結構表面強化沸騰傳熱技術

　　隨著電子芯片朝著高性能化和微小型化的方向快速發展，其熱流密度不斷增加，部分高性能芯片的熱流密度已超過500W/cm2，傳統的風冷、液冷以及被動式冷卻技術已不能滿足要求，熱失效成為電子設備失效的主要形式。發展先進高效散熱技術是解決芯片熱失效的有效對策。射流沖擊結合微結構表面強化沸騰傳熱技術作為一種新型主動散熱技術，具有結構緊湊、傳熱系數高、有效消除局部熱點等優點，可作為解決上述問題的有效措施。

　　分布式陣列射流結構由于射流入口與流體排出口間隔排布（圖1），不存在傳統射流沖擊的出口橫流干擾，具有系統壓降小，汽液流體易排出等優點。中國科學院工程熱物理研究所傳熱傳質研究中心科研人員以分布式射流沖擊強化沸騰傳熱技術為研究對象，建立相關試驗測試平臺，研究了微肋柱陣列表面、多孔絲網結構表面以及Cu-Al2O3多孔沉積表面強化射流沖擊沸騰傳熱特性，獲得了不同微結構表面對應的傳熱系數變化規律（如圖2所示，為HFE-7100電子氟化液工質測試結果），并結合可視化觀測和表面微結構形貌分析揭示了微結構表面強化射流沸騰傳熱機制，結果表明多孔絲網結構表面具有較好的強化射流沖擊沸騰傳熱特性，其傳熱系數與光滑表面的傳熱系數相比可提高50%以上。

　　采用水作為冷卻工質，且加熱壁面溫度控制在85℃以下時，試驗測試結果表明，分布式陣列射流沖擊結合微結構表面強化沸騰傳熱技術的冷卻能力可達到800W/cm2以上，并具有較小的泵功輸入，對應的單位泵功冷卻能力大于16kW（熱量）/W（泵功），該技術的研發可為高性能芯片技術的快速發展提供有效熱管理手段。

　　基于以上研究已申請1項發明ZL。

圖1.分布式陣列射流沖擊進出口分布

圖2.不同微結構表面傳熱系數分布特性