背景介绍
随着电子芯片性能的不断提升，其功耗也随之增加，对散热策略的发展提出了新的挑战。环路热管(Loop heat pipe, LHP) 以其高效的传热能力、逆重力传热和无运动部件等特点，成为一种有吸引力的散热方案。然而，由于对流动阻力和毛细力的需求不同，使设计LHP内毛细芯的孔径结构具有挑战性。具体来说，气态工质需要较大的孔隙来减少流动阻力，而液态工质则需要较小的孔隙来提供足够的毛细力。
图1. 仿生毛细芯设计思路
文章亮点
为解决这一难题，中国科学技术大学叶宏教授团队从植物叶片的气孔结构中获得灵感，通过相转化流延法成功开发了一种具有指状孔结构的氧化铝陶瓷仿生毛细芯，并利用LHP验证了仿生毛细芯优异的传热传质性能。相关研究成果于5月在 Langmuir 在线发表。
图2. 环路热管启动和运行特征
该仿生毛细芯内的指状孔具有与植物叶片气孔相似的直孔结构，有效增大了气液界面面积，能及时排出气态工质，从而减小了传质阻力。同时，指状孔周围的微米级孔隙为气液蒸发界面的液体补充提供了足够的毛细力。
总结/展望
基于以上仿生毛细芯，研究团队进一步通过LHP的启动和运行实验，证实了仿生毛细芯优越的传热传质性能。这项工作不仅有效解决了提高毛细力与降低流动阻力之间的矛盾，而且为高功率密度电子芯片的散热提供了新的解决思路，在航空、航天以及微电子领域的高效热管理中展现出潜在的应用价值。
相关论文发表在Langmuir上，中国科学技术大学副研究员许凯为文章的第一作者， 叶宏教授为通讯作者。
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信息发布人: 许凯
发布单位: 中国科学技术大学
信息源: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.4c00434?ref=xmol
