你是否也有這樣的經(jīng)歷：用手機刷視頻、拿電腦打游戲時，機身突然發(fā)燙？如何實現(xiàn)手機、電腦、儲能電池等器件設(shè)備更高效散熱，是目前多個行業(yè)亟待解決的難題。可喜的是，華北電力大學(xué)科研團隊有望進一步提升器件設(shè)備散熱效果，他們在新型散熱機制——薄液膜沸騰研究方面，成功實現(xiàn)了超過2000W/cm2的超高熱流密度，這也是目前公開報道的平整表面熱流密度的最高結(jié)果。該成果近日在學(xué)術(shù)期刊《國際傳熱傳質(zhì)雜志》發(fā)表。
在能源電力、航空航天、電子信息、人工智能等領(lǐng)域，小型化和集成化使得儀器設(shè)備局部發(fā)熱量達到103W/cm2量級。為保障這些設(shè)備和器件的安全穩(wěn)定運行，需要研究能夠?qū)崿F(xiàn)超高熱流密度的先進傳熱方式并開發(fā)相應(yīng)的高效冷卻技術(shù)。薄液膜沸騰的臨界熱流密度可達到1000W/cm2以上，是目前可實現(xiàn)超高熱流密度散熱方式，即利用冷卻液在熱源表面形成的超薄液膜持續(xù)沸騰，達到高效散熱的效果。
該團隊負責(zé)人介紹，在取得這一實驗突破前，國際上已知的薄液膜沸騰熱流密度，難以超過1500W/cm2。團隊歷經(jīng)多年研究發(fā)現(xiàn)，在恒壓供液模式下，用于形成薄液膜的實驗樣品始終處于最大供液壓力的極端力學(xué)條件下，易破裂失效。但改為步進增壓后，薄液膜沸騰熱流密度提升至1500W/cm2以上。
基于以上研究基礎(chǔ)，團隊進一步發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)增壓供液方式，樣品保持在相對松弛的狀態(tài)，實驗獲得的薄液膜沸騰熱流密度最終突破2000W/cm2，最高達到2074W/cm2。“從實驗結(jié)果可以看出，采用漸進式提高供液壓力的方式，可有效提升薄液膜沸騰的最終性能。該研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用后，有望更好保障電子設(shè)備、鋰電池等的安全性能。”團隊成員說。（記者晉浩天）