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| 美海军成功为未来武器研制微型散热器 | ||||||||||
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| 随着电子技术的不断进步，各种高性能的尖端设备也不断涌现。但高性能的背后也有一个问题困扰着研究人员，那就是发热。 芯片越先进，集成电路上的晶体管越多，产生的热量也随之不断增加。目前的计算机等电子设备大多使用散热片来降温。散热片被设计成鳍状以增大散热面积，在散热器上还要安装风扇以加速空气流动带走热量。但是，未来的计算机芯片产生的热量可能是现在的5—10倍，未来武器系统中，军用激光、微波雷达等武器的电子元件发热量也会大增，这样一来普通风扇将无能为力，新设备需要更好的冷却系统。 一个可行的解决方法是使用目前冰箱所采用的两步冷却系统———冷却剂吸热由液态变为气态，再由压缩机压缩返回液态，从而周而复始地循环带走热量。当然，这种冷却系统还必须小型化。近来，普渡大学的机械工程师就在研制小型冷却设备上取得了突破。 家用电冰箱的背后有着像迷宫一样的管道，当冷却剂在管道中循环时，热量也被带到了冰箱外面。在这项由美国海军研究办公室资助的研究中，科学家使用“微通道散热器”替代了传统的散热管，成功地将微通道散热器与普通冰箱“嫁接”在了一起。该冷却装置与模拟电子元件的发热器连接在一起，使用家用空调使用的R134a冷却剂进行测试。冷却剂在众多仅比头发丝略粗的通道中流动。参与研究的博士生杰森·李说：“高效的冷却系统在带走大量热量的同时使芯片维持在了其它冷却技术无法达到的低温。” 微通道散热器的大小只有1平方英寸，其核心是一块含有无数条宽231微米，深713微米凹槽的铜板。而传统空调散热管的直径在数毫米到数厘米之间，散热管的长度至少也有1米多。这种区别使微通道散热器在设计上遇到了许多挑战。尺寸变小还不算困难，关键是大设备上的物理学效应与小设备有诸多不同。这使科学家不得不从头摸索各种条件。微通道中的液体流动情况与散热管中不同，气泡生成情况也不同。该试验的领导者伊萨姆·姆达沃说：“因此你需要设计将冷却液泵入微通道的新系统，还需要开发新的数学工具来对设计效果进行预测。”他们的研究为同行们提供了许多珍贵的数据。 姆达沃自20世纪70年代就开始研究冷却技术并在1984年成立了普渡大学国际电子冷却联盟。该联盟中的科学家开发出了多种多样的冷却技术，其中包括了最尖端的应用技术———比如为火箭的喷嘴和核聚变反应堆冷却。 海军研究办公室热量管理项目官员马克·斯派克特说：“未来全电子化战舰和战车预计在推进系统、脉冲动力武器以及探测器上使用高功率的电子设备。这些设备预计发热量将达到每平方厘米上千瓦。需要类似普渡大学开发的方法来带走这些热量。” 普渡大学的发明利用了现有冷却系统进行改造，它的一大优点是大部分技术都是现成的。姆达沃说：“谈到制冷循环我们并不打算进行彻底改造。我们想在现有的冷却循环技术工艺上加入我们关于微通道的新工艺。”生产商可以沿用许多原有技术，这将使微通道散热器市场化的道路更加平坦。 文章出处：科技日报 |
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