仿生灯芯​​增强电子芯片冷却

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中国科学技术大学叶宏教授团队研发出一种氧化铝陶瓷仿生灯芯，其孔隙形状类似手指，灵感来源于自然界树叶的气孔排列，研究成果发表在《Langmuir》杂志上。
随着电子芯片性能的不断提升，其功耗也随之增加，对冷却策略提出了新的挑战。环路热管 (LHP) 因其高传热能力、反重力传热和无运动部件而成为一种引人注目的冷却解决方案。
然而，由于对流动阻力和毛细力的要求不同， LHP 内毛细芯孔结构的设计也具有挑战性。具体来说，气态工作流体需要较大的孔隙以减少流动阻力，而较小的孔隙则需要为液体吸入提供足够的毛细力。
为了解决这一难题，叶宏教授团队借鉴植物叶片气孔结构，采用相转化流延成型技术，成功研制出一种具有指状孔隙结构的氧化铝陶瓷仿生芯，这些与植物叶片气孔结构相似的指状孔隙有效增加了气液界面面积，使气态工质能够及时排出，降低传质阻力。
同时，指状毛孔周围的微米级孔隙提供了足够的毛细力来补充气液蒸发界面的液体。LHP的启动和运行测试证实了仿生芯优越的传热传质性能。
该工作不仅解决了增强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冷却提供了一种新颖的解决方案，在航天、航空、微电子领域的高效热管理中展现出潜在的应用价值。