來源：Nature Nanotechnology
01 背景介紹
有效管理電子系統和設備的熱條件已成為21世紀的首要挑戰，涉及從冷卻高度集成電子設備到增強雷達和激光系統熱性能的關鍵應用。能源密集型數據中心的散熱問題引起了人們的迫切關注，據估計，從2015年到2016年，能源密集型數據中心每年消耗的電力達到驚人的200太瓦時。電子系統的冷卻基礎設施的相關電力消耗，與服務器的相同，在很大程度上促成了全球總體碳排放。為了應對這些熱挑戰，近幾十年來，人們對先進的冷卻技術進行了大量的研究，包括空氣強制對流、噴霧冷卻、射流撞擊和微通道冷卻。然而，實際由于熱源和冷卻槽之間串聯連接的固有熱阻，特別是當縮放以適應具有復雜熱界面的大型能源密集型系統時。這個縮放問題需要高泵送功率和精心設計的接口面積遠遠超過幾平方厘米。鑒于這一挑戰，迫切需要創新的材料和冷卻技術，以提供高效和可持續的解決方案
近日，四川大學高分子科學與工程學院傅強教授/吳凱副研究員、美國德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華教授團隊大幅推進千瓦級器件的可持續熱管理研究取得最新進展。該研究介紹了由Galinstan和氮化鋁組成的機械化學介導的膠體液態金屬，以彌合實踐與理論之間的差距。這些膠體在實際熱界面中的熱阻介于0.42和0.86 mm2K /W之間。這種優異的性能歸功于梯度異質界面在液固界面上的高效熱傳輸以及膠體顯著的觸變性。在實際設備中，實驗結果表明，當與微通道冷卻相結合時，它們能夠從16cm2的熱源中提取2,760W的熱量，并能將泵的耗電量降低65%。熱界面技術的這一進步為千瓦級設備的高效和可持續冷卻提供了一個前景廣闊的解決方案。研究成果以“Mechanochemistry-mediated colloidal liquid metals for electronic device cooling at kilowatt levels”為題發表在《Nature Nanotechnology》期刊。
03 圖文導讀
圖1. 膠體LMs的概念和合成。
圖2. AlN-LM異質界面的調制。
圖3. 界面觸變性和熱傳輸。
圖4. 實用設備中的高通量散熱。
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